占空比对TiAl合金表面阴极微弧沉积Al2O3涂层的影响研究

目的 通过调整实验工艺,研究占空比对TiAl合金表面阴极微弧沉积过程的影响规律和作用机制.方法 对TiAl合金进行预处理后,在不同占空比条件下,于Al(NO3)3电解液中制备阴极微弧沉积Al2O3陶瓷涂层.采用电子扫描电镜(SEM)、元素能谱分析(EDS)、透射电子电镜(TEM)以及X射线衍射(XRD)等分析测试技术,对不同陶瓷涂层的微观组织结构和成分进行了分析,并使用涡流测厚仪、表面轮廓仪、维氏硬度计和划痕仪等材料性能测试设备,对涂层厚度、粗糙度、硬度、结合强度等力学性能进行了表征.结果 在沉积过程中,占空比主要影响试样表面非晶态Al(OH)3的沉积吸附和脱水烧结以及晶体Al2O3的形成.随占空比增加,陶瓷涂层内部晶体结晶度提升,表面缺陷和微裂纹减少,均匀性、致密性和表面硬度均有所提高,厚度和结合强度先增加后降低,而表面粗糙度则呈现先降低后增加的趋势.结论 占空比为30％时,涂层表面缺陷较少,与基体结合良好,涂层晶格条纹整齐,由α-Al2O3、γ-Al2O3和少量金红石相rutile-TiO2以及非晶相的Al(OH)3组成,α-Al2O3质量分数为89.0％,涂层厚度为47μm,表面粗糙度为1.0μm,结合强度为72 N,硬度为1010 MPa(HV200).