钛合金表面Ta-W涂层的制备及循环氧化行为

采用电弧离子镀(AIP)在Ti-6.48Al-0.99Mo-0.91Fe(质量分数，%)钛合金表面制备Ta-10W(质量分数，%)涂层。通过扫描电镜(SEM)与能谱(EDS)分析、透射电镜(TEM)分析、电子探针分析(EPMA)，X衍射分析(XRD)，划痕及纳米压痕试验，研究钛合金基体与Ta-W涂层经900℃大气循环氧化前后的物相组成、组织形貌及性能，讨论涂层/基体的氧化行为。结果表明：沉积态Ta-W涂层连续、均匀、致密，由颗粒细小(≤50 nm)的α-Ta(W)堆积成100~250 nm的等轴晶组成，硬度为14.4~15 GPa，与基体的临界载荷为58.5 N；经900℃大气循环氧化后，钛合金表面形成带裂隙的层状TiO2、Al2O3疏松混合氧化膜，氧化膜明显脱落；Ta-W涂层能明显提高钛合金的抗循环氧化性能，形成以β-Ta2O5为主的致密氧化膜；随着氧化的进行，氧化膜中TiO2、Al2O3含量增加并出现AlTaO4、AlWO 4相，氧化膜始终保持完整；氧化过程中，基体中Ti、Al元素及涂层中Ta、W元素互扩散，在界面形成AlTa 2、Al2Ta3、Al3Ti、TixW1?x相，O元素扩散并固溶于基体，在近界面基体处形成厚度逐渐增加的富Ta、W、Al、O、α-Ti固溶体(稳定)区，涂层元素向氧化膜和基体扩散而被消耗为其失效的主要原因。