Ti3AlC2涂层低温制备及其电化学腐蚀行为与钝化机理
编号:337
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更新:2026-03-31 22:04:03 浏览:1次
口头报告
摘要
Ti3AlC2 MAX相涂层兼具金属与陶瓷的优异性能,但超过800 °C的合成温度限制了其在温度敏感基材上的广泛应用。本研究采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术在Ti-6Al-4V基体上实现了Ti3AlC2涂层的低温可控制备,并系统探究了其电化学腐蚀行为与表面钝化机制。对比直流磁控溅射(DCMS),HiPIMS的高电离率与高能粒子特性促进了纳米晶TiAlx前驱体的形成,经700 °C退火后获得致密光滑的单相Ti3AlC2涂层,而DCMS涂层仅生成Ti2AlC 相。原位XRD分析表明,Ti3AlC2相结晶起始温度低至450 °C,为迄今报道最低值。电化学测试显示,该涂层在3.5 wt.% NaCl溶液中表现出卓越耐蚀性,腐蚀电流密度低至5.74×10-10 A·cm-2,较基体降低两个数量级,且阻抗模量显著升高。微观表征与DFT计算相结合揭示了耐蚀机理:Al原子较低的空位形成能驱动了其优先扩散,表面形成连续致密的非晶Al2O3钝化膜(平均厚度4.07 nm);膜生长遵循受氧离子向内迁移控制的高场模型,呈对数增长规律。此外,钝化膜下方的非晶扩散过渡区有效缓解了因Al损耗导致的结构失配应力,防止钝化膜层剥落。本研究不仅突破了Ti3AlC2涂层的低温制备瓶颈,阐明了其表面选择性钝化机制,为其在海洋等严酷腐蚀环境中的应用提供了理论依据与技术支撑。
关键词
MAX相,Ti3AlC2涂层,电化学腐蚀,HiPIMS,钝化膜
稿件作者
许钰玺
中国科学院宁波材料技术与工程研究所
汪爱英
中科院宁波材料所
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