Ti-Al(N)微疊層材料的制備與表征.pdf

1、目前航空航天領(lǐng)域采用的微疊層復(fù)合材料主要被用作航空飛行器或航空發(fā)動機(jī)的高溫結(jié)構(gòu)材料上。TiAl微疊層材料以其低密度、高的常溫和高溫強(qiáng)度、高的耐磨性以及高溫抗腐蝕性強(qiáng)等特點備受關(guān)注；其衍生出的TiAlN微疊層材料以其抗氧化溫度高、硬度高、附著力強(qiáng)以及摩擦因數(shù)小等特點，在高速切削加工領(lǐng)域迅速的發(fā)展。本文通過構(gòu)造可靠的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行TiAl二元和TiAlN三元系相圖和其它熱力學(xué)性能計算，在其指導(dǎo)下通過磁控濺射+熱處理的方法制備了TiAl和TiAl

2、N微疊層材料，研究了TiAl和TiAlN微疊層材料的制備工藝及其性能。
　　熱力學(xué)計算中TiAl二元系采用公共二元數(shù)據(jù)庫PBIN，三元系采用刊物發(fā)表的可靠數(shù)據(jù)按照熱力學(xué)模型優(yōu)化生成 user數(shù)據(jù)庫,在此基礎(chǔ)上作出系列三元相圖來指導(dǎo)涂層的濺射和熱處理等制備過程。
　　TiAl微疊層的制備選用Al靶和Ti靶對Ti板基體進(jìn)行濺射，Al靶采用射頻濺射，Ti靶采用直流濺射。在制備TiAlN微疊層過程中，通過在Ti靶濺射過程中通入氮氣，

3、來獲得TiAlN涂層。對TiAl微疊層進(jìn)行600℃和700℃的熱處理，保溫1h；而對TiAlN微疊層進(jìn)行600℃、700℃和800℃的熱處理。
　　通過原子力顯微鏡對涂層的表面形貌進(jìn)行分析得知：磁控濺射生成的TiAl微疊層粗糙度很小，而經(jīng)過600℃熱處理退火后，微疊層物相以TiAl相為主，表面粗糙度變大；700℃熱處理退火后微疊層的粗糙度相比600℃時要低。
　　XRD分析：磁控濺射得到的TiAl微疊層由Ti、TiAl和Ti

4、3Al相構(gòu)成；600℃退火微疊層由TiAl和Ti3Al相構(gòu)成；700℃退火后疊層物相為Ti3Al相。對TiAlN微疊層的XRD分析得到的物相都由Ti基固溶體相和TiN相構(gòu)成；600℃退火時Al析出形成TiAlN相和Ti2AlN相，同時TiN相含量也逐漸減少；而雙層微疊層中TiAlN相含量明顯比單層的多；700℃退火后，單層微疊層中物相TiAlN相含量明顯增多；雙層微疊層中Ti-Al-N系的物相增多，同時有少量的TiO2，產(chǎn)生TiO2的原