TC4钛合金微弧氧化膜形成过程中熔池的温度探测

摘要

目的制取微弧氧化复合膜,探讨TC4钛合金微弧氧化膜层的形成温度。方法采用在微弧氧化电解液中分别加入第二相颗粒(α-Al_2O_3、ZrO_2、W)的方法,制得相应的TC4钛合金微弧氧化复合膜,利用第二相颗粒是否发生溶解相变来探测膜层形成的最高温度。结果在微弧氧化复合膜中均发现了第二相颗粒,α-Al_2O_3、ZrO_2和W粉颗粒均发生了溶解,小尺寸的第二相颗粒在膜层中全部溶解,大尺寸颗粒由于动力学的原因,熔池作用的时间很短,颗粒来不及全部溶解,仅发生了表壳和棱角的溶解,导致大颗粒的尺寸变小,轮廓变得更加圆润。在中粒径为50 nm的W粉制作的复合膜层中,并未发现W粉颗粒的存在,但是W元素均存在于膜层中。这是因为W粉颗粒太小(仅50 nm),颗粒在膜层中全部溶解。在中粒径为1μm的W粉颗粒制作的复合膜中,发现了W粉颗粒,颗粒轮廓圆润,尺寸小于1μm。这是颗粒部分溶解的缘故(仅表壳和轮廓发生了溶解)。在复合膜中,不含有第二相颗粒的区域均能相应地检测到Al、Zr、W元素的存在。结论根据SEM和EDS检测结果可以得知,微弧氧化膜层形成的过程中,熔池形成的最高温度超过了W的熔点3410℃。