一种用于钛铝化物的铝基保护涂层

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铝基保护涂层是一种革命性的发展，为钛铝化物提供了一种特殊的保护性氧化物涂层，具有极强的基材粘结。

目前，钛铝化合物没有形成令人满意的氧化保护层，阻止氧气扩散到钛铝化合物和形成氧化物降解化合物。

原因是两者TiO₂和alpha-Al₂O_3.在氧气或空气中同时形成，但这些氧化物不相容。它们一起不会产生固溶体。如果这是唯一产生的氧化物，那么它们将太弱而不能结合在一起，从而在钛铝基板中形成弱键。因此，氧化物容易从衬底上脱落。

在钛铝化物上形成保护涂层

这些问题都得到了解决，保护涂层的实现采用了两步工艺，首先将铝作为主要的氧化物显影剂。在这个过程的第一步，一个高度健壮的α - al₂O_3./钛铝基板界面键被创建。Alpha-Al₂O_3.氧化物在这个界面上形成，直到另一个α - al₂O_3.在界面上方形成了至少5000埃厚的氧化层。

在这个生长期，试图形成一个完全氧化的α - al₂O_3.铝和氧原子保持在它们选择的位置，并在α - al内形成有序结构₂O_3.分子。

与此同时，从钛铝化物衬底扩散的钛原子可能会暂时形成氧化物，但附近的铝原子会立即将氧化物还原为氧和钛。然而，在α - al中，钛原子的扩散速度要快于铝原子₂O_3.氧化时，这些钛原子将通过α - al向外扩散₂O_3.氧化显影Ti₂O_3.分子高于α - al₂O_3.氧化物涂层。

Alpha-Al₂O_3.和钛₂O_3.分子是完全相容的，因为它们产生相同的晶体结构和包含非常相似的晶格参数。在这个关头，最初的阿尔法-阿尔₂O_3.氧化层将继续逐渐长大，但α - al混合₂O_3.和钛₂O_3.氧化物会增长得更快。

在第二步过程中，TiO₂将开始以一种非常适应的方式形成:像纤维一样，直径为微米的柱嵌入α - al₂O_3./ Ti₂O_3.基体和生长几乎垂直于钛铝表面的平面。

整个结构包括一个坚固的粘附α - al₂O_3./钛铝界面具有至少5000埃厚的α - al₂O_3.氧化物在上面生长。它也有TiO₂纤维状的直径为微米的圆柱嵌在混合的α - al中₂O_3./ Ti₂O_3.基质，用最后的表面加固。

最终表面显示TiO₂纤维从所述混合氧化物基体的顶部向上延伸，所述纤维嵌入其中。这样的结构已生长到50µm的厚度。

测温计的测量显示，整个混合氧化物的内聚强度是氧化程度的函数，已发生。当混合氧化物接近完全氧化时，粘结强度达到原始α - al的高粘结强度₂O_3.在初始步骤过程结束时测量的氧化物涂层。

在钛铝化物上使用保护涂层的好处

• 为钛铝基板形成绝对氧屏障涂层。
• 作为表面氧化钛的自愈合涂层，当粒子撞击造成表面破坏时，通过扩散钛原子到表面与氧气反应，影响修复。
• 总alpha-Al的使用₂O_3./ Ti₂O_3./ TiO₂混合氧化物系统是保护钛铝的表面比任何已知的混合氧化物更好。同时，一般涂料中的每一种氧化物都具有非常高的内聚强度，每一种氧化物都以极强的黏附力相互连接，并与基材粘结。
• 它提供了一个暴露在大气中的表面，纤维状，直径微米的晶体柱，集成到阿尔法-铝混合₂O_3.和钛₂O_3.矩阵。这些基体在与钛铝基板表面平面相对应的垂直方向上生长。外表面可以很好地附着在应用的热障涂层(TBC)上。

涂料的应用

• 汽车制造
• 飞机制造
• 飞机发动机制造
• 钢材及不锈钢制品
• 超合金制造
• 超耐热不锈钢产品
• 铁、铬、镍和钴基合金的制造
• 产品必须在广泛的温度范围内防止氧化
• 由铁、铬、镍和钴基合金制成的产品
• 基于合金的产品必须在所有操作温度下防止大气氧气