应用康究
第42卷第8期 2012年8月
香工修等
PAINT & COATINGS INDUSTRY
钛合金高温防氧化玻璃－陶瓷涂料的制备及表征
Vol.42No.8 Aug.2012
李娜娜，陈国清，付雪松，周文龙（大连理工大学材料科学与工程学院，辽宁大连116085）
摘要：利用没涂法在TC4钛合金表面制备了高温防氧化玻璃-陶瓷涂层。采用金相观累（OM）、扫描电镜（SEM）、X射线衔射（XRD）、电子探针分析（EPMA）对其性能进行了表征。该涂料是以硅酸盐玻璃为主体，硅酸钠为粘结剂制备面成的料浆悬浮体。在500~1000℃的温度范围内，与没有涂层保护的基体相比，在涂层保护下基体的氧化程度至少可减轻85%。研究表明：随温度升高，涂层逐渐熔融，得到一层致密的保护层，涂层中依次出现A，0， TO，、硅酸盐、钛铝、硅铝化合物等物相，使得涂层具有很好的高温流动性和稳定性，有效阻挡了氧气对基体的侵蚀，且涂层对基体的沾污基微。涂层与基体的热膨胀系数（CTE）失配达到87%，涂层在使用后可以实现完全自剥落。
关键词：钛合金：玻璃-陶瓷涂层：防氧化：浸涂法
中图分类号：TQ630.7
文献标识码：A
文章编号：0253-4312（2012)080060-06
Preparation and Characterization of Oxidation-Resistant Glass-Ceramic
Coating for Titanium Alloy Used at High Temperature
Li Nana, Chen Guoqing,Fu Xuesong,Zhou Wenlong
(School of Materials Science and Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116085, China)
ropaed sem aaneradaneeuessaroeprooanuronoseeei TC4 titanium alloy by a slurry dipping technique. The properties of as - obtained coating were character-ized by OM, SEM, XRD and EPMA. The coating was a slurry suspension consisting of silicate glass powder and sodium silicate as binder. At temperature ranging from 500 °C to 1 000 °C , the oxidation of the coated specimens could be reduced by at least 85% comparing with that of the bare specimens, The results demon-strated that the coating become a melted layer with the increase of the temperature forming a densed protec-tive layer. Al,O,, TiO,, silicate, TiAl and SiAl compounds appeared successively at the elevated tempera-ture, which ensured good high temperature fluidity and stability of as - obtained coating, to protect alloy well against oxidation and only a tiny pollution to the alloy. The coating could be feeled off completely during cooling, considering 87% CTE mismatch between the coating and the titanium alloy.
Key Words:titanium alloy: glass ceramic coating: oxidation resistance; slurry dipping technique
钛合金由于具有高强度、低密度、优良的耐腐蚀能力和复合结构兼容性等优点，被广泛应用于航空航天、化学、船舶等
城
。钛合金热加工过程的氧化是辣手的工程间题，如
超塑成形/扩散连接、等温锻造、板料热旋压等在900℃左右
进行，成形时间在2h左右3
在锻造加热过程中，实际炉
内坏料的表面受热温度常常很高（接近！化而在表面生成硬而脆的氧化层，严重量
形零件的塑性和韧性造成损害
去除这个
耗时而且造成材料损失（占投料量2.2%
钛合金因
其对成
高化层不仅费力
价地解决钛合金的表面防氧化间题受到关注，其中表面防护涂料是最有价值的技术途径之
Gurrappa等()在表面改性、电沉积和渗铝技术相结合的基础上，在近α相钛合金IMI834表面分别制备了铂铝涂层和纯铝涂层，在800℃C下进行400h的氧化，研究表明，涂有铂铝涂层的合金在暴露100h后质量增加仅为0.1mg/
/cm.400h
后增质量接近（
g/cm，与没有涂层保护的合金相比，其质
量增加减少了将近34倍，比纯铝涂层的质量增加少了将近12
借，表明铂铝途层为钛合金提供了良好的保护。
儿等本
用低氧压熔技术在TC4合金表面制备AI-Si涂层，研究了在
下尽质量与时面的激物我美条利涂层用
的元素分布情况
证等润过费教术带客M
登涂料科，其体为
Sio
TiAI合金，在800C保温
【基全项目】新世纪优秀人才支持计划（NCET-10-0278）：国家自然科基全（50875032）：
；中央高校基本科研业务费专项资金（DUT10ZDG02）
资助。 60