钛合金表面阻燃隔热复合功能涂层力学性能研究

摘要

该文采用微弧脉冲离子表面改性技术与高能等离子喷涂工艺制备了具有阻燃特性的TiZrNiCuBe非晶结构改性层和具有隔热特性的YSZ隔热一体化复合功能涂层.研究了该复合功能涂层的阻燃特性、隔热能力、结合强度等关键性能,重点研究了该复合功能涂层对钛合金基体的室温和高温拉伸性能、高温拉伸持久性能、高温拉伸蠕变性能及高周疲劳性能等力学性能的影响.结果表明:采用微弧脉冲离子表面改性技术与高能等离子喷涂工艺制备的TiZrNiCuBe阻燃和YSZ隔热复合功能涂层,与钛合金基体的结合强度较高,达到37.6 MPa;在750℃仍然具有显著的阻燃效果,而未涂敷阻燃隔热复合功能涂层的钛合金在350℃就发生“钛火”燃烧现象;600℃时的隔热温度达到70℃,能满足无人机尾喷管使用要求.TA32钛合金沉积阻燃改性层后,与TA32钛合金相比,室温抗拉强度下降2.7%,550℃高温抗拉强度提高0.9%,550℃/350 MPa高温拉伸持久寿命下降8.5%,550℃/300 MPa高温拉伸蠕变伸长量提高2.5%,高周疲劳寿命下降25%;TA32钛合金沉积阻燃改性层再喷涂隔热涂层制备的阻燃隔热复合功能涂层后,与TA32钛合金相比,室温抗拉强度下降12.9%,550℃高温抗拉强度下降12.7%,550℃/350 MPa高温拉伸持久寿命下降39.7%,550℃/300 MPa高温拉伸蠕变伸长量提高32%,高周疲劳寿命下降24%.因此,采用微弧脉冲离子表面改性技术与高能等离子喷涂工艺制备的TiZrNiCuB阻燃和YSZ隔热复合功能涂层,对于TA32钛合金基体的室温和550℃的抗拉强度影响不大,但对高温拉伸持久、高温拉伸蠕变和高周疲劳性有较大的不利影响,特别是降低了钛合金基体的疲劳性能.