電弧離子鍍Ti-TiN-Zr-ZrN多層膜及其性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、航空發(fā)動機葉片在惡劣環(huán)境中的沖蝕磨損與腐蝕-沖蝕磨損現(xiàn)象十分突出。因此,如何提高葉片的抗沖蝕、耐腐蝕性能成為了研究的重點。
  本文采用電弧離子鍍制備Ti/TiN/Zr/ZrN多層膜,通過正交試驗法設計了厚度為7μm的Ti/TiN/Zr/ZrN多層膜制備方案,對多層膜的結構即周期數(shù)(periods)、金屬層與陶瓷層沉積時間比(tTi(Zr)∶tTiN(ZrN))、Ti基層與Zr基層厚度比(l(Ti/TiN)∶l(Zr/ZrN))進

2、行了優(yōu)化,以30°和90°沖蝕角的抗沖蝕性能以及膜基結合力作為評價標準。在此基礎上通過增加膜層周期數(shù),使其厚度增加,便于實際應用,制備了10μm厚的48周期和26.5μm厚的96周期的多層膜。采用熱疲勞試驗機評價了多層膜的抗熱震性能,中性鹽霧機和固體顆粒沖蝕試驗機評價了不同周期數(shù)的多層膜耐腐蝕性能和抗沖蝕性能,并探討TC11基材和Ti/TiN/Zr/ZrN多層膜的沖蝕機理。
  結果表明,厚度為7μm的Ti/TiN/Zr/ZrN多

3、層膜最優(yōu)的結構參數(shù)為:periods=24,tTi(Zr)∶tTiN(ZrN)=1∶6,l(Ti/TiN)∶l(Zr/ZrN)=2∶1。該多層膜具有明顯的層狀結構,層間界面清晰,膜基結合力為53.8N,平均硬度為2807.8HV。采用相同的工藝將周期數(shù)增加至48周期和96周期,所制備的多層膜厚度分別為10μm和26.5μm,膜基結合力分別為65N和80N左右,平均硬度分別為3577.5和3766.9HV。
  在鹽霧試驗中,周期數(shù)

4、最多(96)周期的Ti/TiN/Zr/ZrN多層膜具有最佳的耐腐蝕性能,多層膜的耐腐蝕性能隨著周期數(shù)的增加顯著提高。
  在熱震試驗中,Ti/TiN/Zr/ZrN多層膜在300℃和500℃熱震循環(huán)50次后均未發(fā)現(xiàn)多層膜有剝落痕跡,只在淺表層發(fā)生了氧化。600℃循環(huán)10次膜層出現(xiàn)裂紋,循環(huán)50次后膜層氧化剝落嚴重,48周期多層膜已失效。
  在沖蝕試驗中,周期數(shù)最多(96)周期的Ti/TiN/Zr/ZrN多層膜具有最佳的抗沖蝕

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