221 / 2021-04-08 23:17:58

Ti2AlC MAX相涂层的中温盐雾腐蚀机制

MAX相涂层；中温盐雾；Ti2AlC；纳米复合结构；涉海两机

       涉海航空发动机和燃气轮机（简称两机）压气机叶片，在工作过程中将受到中温盐雾化学-电化学耦合腐蚀，已成为决定两机使用性能、寿命和安全的主要技术瓶颈。施加高性能防护涂层是解决上述问题的有效途径。本文选择兼具金属和陶瓷优异性能的层状Ti₂AlC MAX相涂层作为防护涂层体系，系统研究了涂层在600 ℃水蒸气-NaCl盐环境下的腐蚀机制。研究发现，经75 h腐蚀后，不锈钢基体的增重为4.30±0.19mg/cm²，而相同条件下Ti₂AlC涂层的腐蚀增重为0.69±0.08mg/cm²，不及不锈钢的1/6。由腐蚀后形貌观察可知，不锈钢表面锈迹斑斑，并出现腐蚀层剥落现象，而Ti₂AlC涂层表面较为完整，未发现涂层剥落。Ti₂AlC涂层表面生成了一层厚度约为3 μm的腐蚀层，腐蚀层均匀致密，与涂层结合较好，呈三维非晶Al₂O₃充分包裹钛酸钠（Na₄Ti₅O₁₂、Na₂TiO₃和Na₂Ti₉O₁₉）的纳米复合结构，该复合结构可有效阻止腐蚀粒子内扩散，服役涂层高耐中温盐雾腐蚀性能。进一步的机制研究发现，Ti₂AlC中A位Al的高活泼、易扩散对该纳米复合结构的形成起到重要作用。上述研究工作为合理选择具有优异耐中温盐雾腐蚀性能的涂层提供了新思路。