摘要：目的改善TiAl合金表面结构,提高其力学性能。方法利用微弧氧化(MAO)方法,在NaAlO2电解液中制备了TiAl合金表面的陶瓷膜,分析微弧氧化过程中不同阶段的膜层生长特点,并研究铝酸盐溶液对微弧氧化膜生长速率的影响。通过硬度测试和显微划痕测试方法,评价膜层对基体硬度的影响和膜/基结合力的变化。利用扫描电子显微镜(SEM)分析不同厚度膜层的结构,结合能谱仪(EDS)分析膜层中元素的分布变化。使用X射线衍射仪(XRD)分析膜层相结构的变化。结果铝酸盐溶液中微弧氧化膜的厚度随着微弧氧化时间增加,可以达到57μm。微弧氧化过程分为明火花和暗火花生长两个阶段:前30min是明火花生长阶段,生长速率可达1μm/min;后续时间为暗火花生长阶段,生长速率约为0.23μm/min。膜层包括致密内层和疏松外层。致密层中孔隙较少,Al、Ti含量较低;外层有较大的孔隙,Al含量较高,Ti含量较低。扫描电子显微镜结果显示,膜的内层与基体结合良好。显微划痕实验测得膜/基结合力达到45N。陶瓷膜的相成分是Rutile-TiO2和Al2TiO5,且随着膜层变厚,Al2TiO5的相对含量上升。陶瓷膜的显微硬度随着膜厚度的增加而增加,120min膜的显微硬度值可达1450HV,是基体硬度的3倍多。结论在NaAlO2中对TiAl合金进行微弧氧化处理,可以制备55μm的陶瓷层。该膜层与基体间有优异的结合力,可以有效改善基体的表面结构,提高材料的硬度,改善其耐磨性能。

关键词：tial合金 微弧氧化 液相等离子沉积 铝酸盐溶液 结构 

单位：河南大学物理与电子学院; 河南开封475004; 北京师范大学核科学与技术学院; 北京100875