铝酸盐溶液对TiAl合金微弧氧化膜生长和膜层特性的影响

目的 改善TiAl合金表面结构，提高其力学性能。方法 利用微弧氧化（MAO）方法，在NaAlO2电解液中制备了TiAl合金表面的陶瓷膜，分析微弧氧化过程中不同阶段的膜层生长特点，并研究铝酸盐溶液对微弧氧化膜生长速率的影响。通过硬度测试和显微划痕测试方法，评价膜层对基体硬度的影响和膜/基结合力的变化。利用扫描电子显微镜（SEM）分析不同厚度膜层的结构，结合能谱仪（EDS）分析膜层中元素的分布变化。使用X射线衍射仪（XRD）分析膜层相结构的变化。结果 铝酸盐溶液中微弧氧化膜的厚度随着微弧氧化时间增加，可以达到57 μm。微弧氧化过程分为明火花和暗火花生长两个阶段：前30 min是明火花生长阶段，生长速率可达1 μm/min；后续时间为暗火花生长阶段，生长速率约为0.23 μm/min。膜层包括致密内层和疏松外层。致密层中孔隙较少，Al、Ti含量较低；外层有较大的孔隙，Al含量较高，Ti含量较低。扫描电子显微镜结果显示，膜的内层与基体结合良好。显微划痕实验测得膜/基结合力达到45 N。陶瓷膜的相成分是Rutile-TiO2和Al2TiO5，且随着膜层变厚，Al2TiO5的相对含量上升。陶瓷膜的显微硬度随着膜厚度的增加而增加，120 min膜的显微硬度值可达1450 HV，是基体硬度的3倍多。结论 在NaAlO2中对TiAl合金进行微弧氧化处理，可以制备55 μm的陶瓷层。该膜层与基体间有优异的结合力，可以有效改善基体的表面结构，提高材料的硬度，改善其耐磨性能。

Effect of Aluminate Electrolyte on Growth and Properties of Micro-arc Oxidation Coating on TiAl Alloy