Oxidation behavior and electrochemical corrosion performance of Ti₃Al alloy with TiAl coating

Abstract

Magnetron-sputter deposition was used to produce Ti–48Al–8Cr–2Ag (at.%) coating on a Ti–24Al–17Nb–0.5Mo (at.%) alloy substrate. Oxidation behavior was studied in air at 900...1000°C. The results indicated that the oxidation rate of sputtered Ti–48Al–8Cr–2Ag nanocrystalline coating was lower than that of the Ti₃Al alloy at 900°C. The former formed a scale of merely Al₂O₃ and the latter formed a scale of TiO₂. However, the Ti–48Al–8Cr–2Ag nanocrystalline coating showed a little bit higher oxidation rate than Ti₃Al alloy at 1000°C, because outer TiO₂ scale formed and columnar boundaries of the coating gave a larger actual oxidation area than the original alloy. The electrochemical corrosion behavior was investigated in 3.5% NaCl solution at room temperature. The coating showed the excellent electrochemical corrosion resistance in 3.5% NaCl solution, because it exhibited stable passive polarization behavior without any overpassivation phenomena.

Для виготовлення покривів на основі системи Ti–48Al–8Cr–2Ag (at.%), сформованих на підкладці Ti–24Al–17Nb–0,5Mo (at.%), використовували метод магнетронного розпилення. Характер оксидування досліджували в повітрі при 900...1000°C. Встановлено, що швидкість оксидування напиленого на Ti–48Al–8Cr–2Ag нанокристалічного покриву нижча, ніж на сплаві Ti₃Al. В результаті окиснення Ti–48Al–8Cr–2Ag утворюється плівка TiO₂, а після оксиснення сплаву Ti3Al – плівка Al₂O₃. Нанокристалічний покрив, на якому сформували плівку TiO₂, продемонстрував дещо вищу швидкість оксидування, ніж сплав Ti₃Al, що пов’язано з тим, що плівка TiO₂ та межі стовпчастих кристалів покриву утворюють значно більшу ділянку реального оксидування, ніж вихідний сплав. Електрохімічну корозію вивчали у 3,5%-му розчині NaCl за кімнатної температури. Покрив був електрохімічно тривкий у ньому через стабільність пасивної поляризації за відсутності перепасивації.

Для изготовления покрытий на основе системы Ti–48Al–8Cr–2Ag (at.%), сформированных на подкладке Ti–24Al–17Nb–0,5Mo (at.%), использовали метод магнетронного распыления. Характер оксидирования исследовали в воздухе при 900...1000°C. Выявлено, что скорость оксидирования напиленного на Ti–48Al–8Cr–2Ag нанокристаллического покрытия меньше, чем на сплаве Ti₃Al. В результате окисления Ti–48Al–8Cr–2Ag образуется пленка TiO₂, а после окисления сплава Ti₃Al – пленка Al₂O₃. Нанокристаллическое покрытие, на котором сформировали пленку TiO₂, продемонстрировало несколько повышенную скорость оксидирования, нежели сплав Ti₃Al, что связано с тем, что пленка TiO₂ и границы столбовых кристаллов покрытия образуют значительно больший участок реального оксидирования, чем исходный сплав. Электрохимическую коррозию изучали в 3,5%-ом растворе NaCl при комнатной температуре. Покрытие оказалось электрохимически стойким в нем благодаря стабильности пассивной поляризации при отсутствии перепассивации.