【摘 要】
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钛及钛合金在现代工业中有着广泛的应用,优点众多,尤其在军事、航空、生物医学等领域有着重要的应用。但是钛及钛合金其自身抗氧化性能有限,在实际应用中有一定的局限性,尤其在高温环境下容易发生氧化,使用寿命大大降低。因此提高钛及钛合金在高温抗氧化性能意义重大。在钛及钛合金表面喷涂一层具有优异高温抗氧化性能的复合涂层能够提高钛及钛合金的抗氧化性能,延长其使用寿命。目前针对钛及钛合金的涂层研究中Ni-Al涂层
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钛及钛合金在现代工业中有着广泛的应用,优点众多,尤其在军事、航空、生物医学等领域有着重要的应用。但是钛及钛合金其自身抗氧化性能有限,在实际应用中有一定的局限性,尤其在高温环境下容易发生氧化,使用寿命大大降低。因此提高钛及钛合金在高温抗氧化性能意义重大。在钛及钛合金表面喷涂一层具有优异高温抗氧化性能的复合涂层能够提高钛及钛合金的抗氧化性能,延长其使用寿命。目前针对钛及钛合金的涂层研究中Ni-Al涂层优异的性能受到人们的青睐,但关于Ni-Al涂层的研究大多在大气环境下进行,氧气易与涂层中的Al元素反应形成氧化物,阻滞Ni-Al金属间化合物的生长速度,因此本文在大气热处理的基础上进行真空热处理研究,确定Ni-Al涂层的金属间化合物的析出规律以及扩散层的生长速度,研究涂层的抗氧化性能。本文以纯钛为基体,利用电弧喷涂在纯钛表面制备Ni-Al涂层,首先将Ni-Al涂层的大气热处理作为基础实验,然后在真空环境下对Ni-Al涂层进行热处理,对不同环境、不同温度下的Ni/Al涂层进行组织分析,使用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等仪器设备对热处理后的涂层进行组织分析,拟合不同环境、不同温度下Ni/Al涂层的扩散动力学曲线,得到Ni/Al涂层的扩散动力学方程。结合Ni-Al相图对真空热处理后涂层中的金属间化合物进行分析,最后将不同环境下热处理后的涂层进行氧化增重实验,绘制了氧化动力学曲线,研究真空热处理后Ni/Al涂层的抗氧化性能。研究结果表明,大气环境下Ni/Al涂层在700℃、800℃的热处理中,形成了Al2O3、Ni2Al3、Ni Al3相为主的富铝相扩散层,阻碍了氧的渗入,对钛基体形成有效的防护。真空环境下Ni/Al涂层在700℃、800℃的热处理中主要形成了Ni2Al3、Ni Al3、Ni Al相为主的扩散层。通过扩散动力学分析发现,在两种不同环境下,随着温度的升高Ni/Al涂层的扩散速率提升,而真空热处理比大气热处理后Ni和Al之间的反应扩散系数更高。通过氧化增重实验证明,真空热处理之后的Ni/Al涂层比大气热处理之后的Ni/Al涂层耐氧化性能更好,涂层更加均匀,在实际应用中能够提高钛及钛合金的高温抗氧化性能。
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