一种铝基钛铝化物保护涂层

Pavel L照片和视频/ Shutterstock

铝基保护涂层是革命性的发展，为钛铝化物提供了特殊的保护氧化涂层，具有极强的基材结合。

目前，铝酸钛化合物不能形成令人满意的氧化保护涂层，以阻止氧气扩散到铝酸钛中并形成氧化物来降解化合物。

原因是两者都是₂和alpha-Al₂O_3.在氧气或空气中同时形成，但这些氧化物是不相容的。它们不能一起产生一个可靠的解决方案。如果这些是唯一产生的氧化物，那么它们将太弱，不能结合在一起，从而形成一个弱键在钛铝基板。因此，氧化物往往从基材剥落。

在钛铝酸盐上形成保护层

解决了这些问题，并采用两步工艺实现了保护涂层，首先使铝成为主要的氧化物显影剂。在这个过程的初始步骤中，一个高度稳健的alpha-Al₂O_3./钛铝基板界面键合。Alpha-Al₂O_3.然后在界面上方形成氧化物，直到另一个α - al₂O_3.在界面上方形成至少5000埃厚的氧化层。

在这个生长时期，试图形成完全氧化的阿尔法铝₂O_3.铝和氧原子留在它们选择的位置，并在阿尔法铝内部形成有序的结构₂O_3.分子。

同时，从钛铝化物基体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alpha-Al中，钛原子的扩散速度比铝原子快₂O_3.氧化物，这些钛原子会通过阿尔法铝向外扩散₂O_3.氧化显影钛₂O_3.α - al以上的分子₂O_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。此时，原来的阿尔法阿尔法₂O_3.氧化层将继续逐渐生长，但α - al的混合₂O_3.和钛₂O_3.氧化物将以更快的速度增长。

在第二步过程中，TiO₂将开始以一种非常方便的方式形成:像纤维一样，微米直径的柱嵌入在α - al₂O_3./ Ti₂O_3.基体和生长平面几乎垂直于钛铝化物的表面。

整个结构由一个牢固粘附的α - al组成₂O_3./钛铝界面，至少有5000埃厚的α - al₂O_3.氧化物在上面生长。它还有TiO₂纤维状，微米直径的柱嵌入混合阿尔法铝₂O_3./ Ti₂O_3.基体，用最后的表面加固。

最后一个表面显示TiO₂从所述纤维嵌入的混合氧化物基体的顶部向上延伸的纤维。这样的结构已经长到50µm厚了。

铅笔计的测量结果表明，整个混合氧化物的内聚强度是氧化程度的函数。当混合氧化物达到几乎完全氧化状态时，内聚力达到了原α - al的高内聚力₂O_3.在初始步骤过程结束时测量氧化层。

使用钛铝酸盐保护涂层的好处

• 为钛铝化物基板形成绝对氧障涂层。
• 作为一种表面氧化钛的自修复涂层，当撞击粒子造成某些表面破坏时，扩散到表面的钛原子与氧反应，从而影响修复。
• 总α - al的使用₂O_3./ Ti₂O_3./ TiO₂混合氧化物系统比任何已知的氧化物混合物更能保护钛铝化物的表面。同时，一般涂层中的每一种氧化物都具有非常高的内聚强度，并且每一种氧化物都以非常强的粘接结合到基材上。
• 它提供了一个大气暴露的表面与纤维状，微米直径的结晶柱，集成到混合阿尔法铝₂O_3.和钛₂O_3.矩阵。这些基体在与钛铝基板表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
• 产品必须在较宽的温度范围内进行抗氧化保护
• 由铁、铬、镍和钴基合金制成的产品
• 合金基产品必须在所有可操作温度下防止大气中的氧气