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无机材料学报 2004年第4期19卷 881-886页

作者：孙学通姜兆华李延平辛世刚姚忠平哈尔滨工业大学应用化学系哈尔滨150001

在NaAlO2溶液中,采用微等离子氧化法在Ti-6Al-4V合金表面制备出含α-Al2O3相高硬度陶瓷膜。利用显微硬度计分析了膜层的硬度及其分布,用落球冲击法、耐热循环冲击法研究了膜层与基体的界面结合情况,并探讨了在微等离子体氧化过程中电解... 详细信息

在NaAlO2溶液中,采用微等离子氧化法在Ti-6Al-4V合金表面制备出含α-Al2O3相高硬度陶瓷膜。利用显微硬度计分析了膜层的硬度及其分布,用落球冲击法、耐热循环冲击法研究了膜层与基体的界面结合情况,并探讨了在微等离子体氧化过程中电解液浓度和负相/正相电流比(Ic/Ia)对膜层相组成和力学性能的影响规律。结果表明:在浓度较高的铝酸钠溶液中(0.15-0.20mol/L)得到的膜层含有大量α-Al2O3相且随着Ic/Ia比例减小α-Al2O3相的含量增加,此种膜层硬度为1100-1600Hk50g;而在低浓度溶液中(≤0.050mol/L)得到的膜层只含有Al2TiO5和金红石型TiO2,硬度仅为500-850Hk50g。横截面硬度分布:从界面处到膜的表层硬度逐渐增大并在达到最大值后缓慢下降。利用SEM观察了经落球冲击后膜层的表面的状态,发现膜层表面无裂纹及脱落的现象,膜层与基体结合良好。另外,在耐热循环冲击试验中厚度最低的膜层热冲击循环次数最高。

关键词：微等离子氧化钛合金陶瓷膜相组成

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Compound Ceramic Coatings on Ti-6Al-4V by Micro-Plasma Oxidation in NaAlO_2 Solution

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材料热处理学报 2004年第5B期25卷 1060-1063页

作者： YAOZhong-ping JIANGZhao-hua XINShi-gang SUNXue-tong WUZhen-dong Dept.ofAppliedChemistry HarbinInstituteofTechnologyHarbin150001PRC

Micro-plasma oxidation (MPO) technique is a new technique by which compound ceramic coating can be grown in situ on Al, Ti, Mg and many other valve-metals. Compound ceramic coatings on Ti-6Al-4V alloy were prepared for different time by pulsed bi-polar MPO in NaAlO2 solution. The phase composition, morphology and the element distribution of the coatings were studied by XRD, SEM and JEOL SUPERPROBE 733 electric probe, respectively. Electrochemical Impedance Spectra (EIS) of the coatings were measured to study the structure character of the coatings. Through the proper EIS interpreting software, the "equivalent circuit" of the coatings was established, and the fitting values of equivalent element were calculated. The coating is mainly composed of Al2TiO5, a-A12O3 and rutile TiO2. The content of Ti element in the coating is less than that of substrate; its distribution is relatively uniform, and Ti in the outer layer is less than that in the inner layer. The content of Al in the coating is more than that of substrate, and its distribution is not even: Al in the middle part is more than that on both sides of the coating; And the EIS analysis has illustrated the double-layer structure of the coatings, and the outside layer is loosen and the inner layer compact; with the increase of the oxidizing time, the surface roughness of the coatings, and the porosity of the outer layer of the coating are increased while the compactness of the inner layer of the coatings are improved.

关键词：复合陶瓷涂层 Ti-6AI-4V NaAlO2 钛合金微等离子氧化

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