222 / 2021-04-08 23:49:59

Ti/TiN/TiAlN梯度多层涂层界面匹配对其抗裂纹及抗冲蚀性能的影响

梯度多层，界面匹配，抗裂纹性能，抗冲蚀性能

固体颗粒冲蚀破坏严重影响航空发动机压气机叶片的服役寿命和运行安全，而抗冲蚀涂层是有效提升叶片材料抗冲蚀性能、延长其服役寿命的有效措施之一。本工作通过多弧阴极离子镀技术在Ti-6Al-4V基体上制备了不同Ti层与TiN层调制比的Ti/TiN/TiAlN梯度多层涂层，使用划痕测试、纳米压痕、扫描电子显微镜(SEM)等测试表征方法研究调制比对涂层力学性能、界面匹配、抗冲蚀性能的影响以及界面匹配与抗冲蚀性能之间的关系。划痕测试表明，划痕内部的径向裂纹均在Ti层与TiN层界面处萌生且向表层扩展，横向裂纹主要出现在TiAlN层内，表明TiAlN层韧性不足但TiN层与TiAlN层界面匹配良好。结果表明，Ti层显著提升了涂层与基体之间的膜基结合力。Ti层与TiN层调制比为1:2时，涂层内界面匹配达到最佳，相同载荷下涂层划痕内部裂纹密度最小，拥有最好的抗裂纹性能，因而在冲蚀条件下也能减少裂纹的产生，从而获得更加优异的抗冲蚀性能，冲蚀率最低为0.0603±0.000150mg/g，约为基体的1/8。