12 / 2021-03-10 15:11:15

TaC微粒对Ti-6Al-4V合金微弧氧化层结构和性能的影响

钛合金；微弧氧化；TaC；性能

摘  要：为了提高钛合金表面微弧氧化层在海洋环境中的抗腐蚀和耐磨损性能，在硅酸盐系电解液中添加不同浓度的粒径在1 μm左右的TaC微粒制备了TaC掺杂微弧氧化层。通过扫描电子显微镜和能谱仪、X射线光电子能谱仪等对微弧氧化层的形貌、元素组成及成分进行表征与分析，并对比评价了钛合金表面TaC掺杂微弧氧化层的厚度、粗糙度、硬度、耐磨性以及耐蚀性。结果表明：通过向电解液中添加TaC微粒，钛合金表面微弧氧化层中存在TaC和Ta₂O₅；较未添加TaC微粒制备微弧氧化层，其表面形貌更为致密，硬度提高了约83.2%，在模拟海水中的摩擦系数由0.2降到了0.148，由磨粒磨损转变为粘着磨损，腐蚀电流密度下降了两个数量级；通过构建微弧氧化层在模拟海水中的磨损和腐蚀失效模型，揭示了微弧氧化层中掺入TaC微粒对改善其抗腐耐磨性能的内在机理。新设计制备的微弧氧化层可有效提高钛合金表面微弧氧化层在海洋环境中的适用性，进一步推动钛材料装备零部件的工程化应用。