磁控溅射Cr/CrN和Cr/CrN/CrAlN涂层的抗高温氧化性能

摘要

为了提高航空紧固件涂层的高温工况防护能力,采用磁控溅射技术在钛合金表面分别制备Cr/Cr N交替涂层和Cr/Cr N/Cr Al N涂层,研究氧化时间和氧化温度对涂层高温氧化性能影响。利用SEM、EDS和XRD进行微观形貌和物相成分分析,采用热重法分析氧化增重量(w)和氧化速率常数(k),使用显微硬度计测试涂层高温氧化后硬度。结果表明:随着氧化时间和氧化温度的增加,涂层硬度均降低,但Cr/Cr N/Cr Al N涂层下降趋势更缓;两种涂层的w和k均上升,其中Cr/Cr N/Cr Al N涂层w和k增幅均低于Cr/Cr N交替涂层,950℃氧化96 h后Cr/Cr N/Cr Al N涂层和Cr/Cr N交替涂层的w值分别为40 mg/cm2和135.7 mg/cm2,其对应的k分别为0.1996和0.4092,说明Cr/Cr N/Cr Al N涂层抗高温氧化性更好。Cr/Cr N/Cr Al N涂层活化能Ea值比Cr/Cr N交替涂层高48.5%,Cr/Cr N/Cr Al N涂层在高温下产生Cr2O3和Al2O3的混合氧化物,结构更致密,Cr/Cr N/Cr Al N涂层抗高温氧化性能高于Cr/Cr N交替涂层。