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Zr固溶Ti2AlC MAX相涂层的结构与力学性能研究

    Ti2AlC MAX相具有优异的抗氧化和耐腐蚀性能，作为严苛环境下的防护涂层具有广阔的应用前景，但其硬度低于传统硬质涂层，无法满足严苛高载工况对涂层力学性能的要求，这限制了其进一步的应用。本文根据固溶强化的理论，选择原子半径与Ti相差较大的Zr作为固溶元素，采用高功率脉冲磁控溅射技术在Ti-6Al-4V基体上沉积涂层并在750 ℃下进行退火，成功制备了高纯度的(Ti,Zr)<sub>2</sub>AlC涂层。通过X射线衍射分析验证了Ti<sub>2</sub>AlC中M位上有10%的Ti被Zr取代，得到了(Ti<sub>0.9</sub>Zr<sub>0.1</sub>)<sub>2</sub>AlC相。在沉积过程中Zr能够促进形核，并提高扩散和生长所需的能量，因此与使用相同工艺制备的Ti<sub>2</sub>AlC涂层相比，(Ti<sub>0.9</sub>Zr<sub>0.1</sub>)<sub>2</sub>AlC涂层具有更小的晶粒尺寸和表面粗糙度。由于固溶强化和细晶粒强化，(Ti<sub>0.9</sub>Zr<sub>0.1</sub>)<sub>2</sub>AlC涂层的硬度和抗塑性变形能力都提高了，而其韧性有所下降，则与Zr在晶界偏聚等有关。上述发现为采用固溶的方法强化Ti<sub>2</sub>AlC MAX相涂层、扩大了其应用范围提供了一种可行的策略。<br />