Improving oxidation resistance of titanium alloy VT20 by forming composite electrospark Ti3Al + Al/Al2O3 coatings

Abstract

Institute of Materials of Far Eastern Branch of the RAS, 153 Tikhookeanskaya St., 680042 Khabarovsk, Russia Ti3Al intermetallic coatings has been deposited onto titanium alloy VT20 by electrospark deposition method by combination titanium and aluminum electrodes. Synthesis of aluminide Ti 3 Al occurred in the liquid phase reaction of titanium and aluminum under the influence of low-voltage electrical discharges. In order to improve the oxidation resistance of the obtained composition the thin barrier layer of aluminum or aluminum oxide was deposited. Composite electrode as aluminum tube filled with fine powder Al 2 O 3 was used for electrospark deposition of alumina. The kinetics of the cathode weight gain was studied. Are shown X-ray diffraction data of obtained coatings. The layers thicknesses were from 30 to 70 microns. The coatings roughnesses (Ra) were within 2.2 -3.5 microns. The kinetics of isothermal oxidation of the obtained samples and uncoated alloy VT20 at 1073 K in air was studied. It was shown that the heat resistance of the coated sample based on Ti 3 Al is almost two times higher compared to the original alloy. Deposition of an additional barrier layer of alumina onto the Ti 3 Al coating resulted in lower of speed high temperature gas corrosion as compared to VT20 alloy almost four times. The XRD data of the samples after the corrosion resistance test showed that at the high temperature exposure the surface of the Ti 3 Alcoated sample of oxidized to alumina and rutile. The composition of the sample with an additional layer of Al 2 O 3 the products of titanium oxidation not been found, that demonstrating the excellent protective properties of the barrier layer deposited Институт материаловедения ХНЦ ДВО РАН, ул. Тихоокеанская 153, 680042 Хабаровск, Россия Путем комбинирования алюминиевого и титанового электродов, в процессе электроискровой обработки титанового сплава ВТ20, было получено покрытие на основе интерметаллида Ti 3 Al. Синтез алюминида Ti 3 Al протекал при жидкофазном взаимодействии титана и алюминия под воздействием низковольтных электрических разрядов. С целью повышения жаростойкости полученной композиции, дополнительно наносился тонкий барьерный слой из алюминия или оксида алюминия. Для электроискрового осаждения оксида алюминия применялся составной электрод в виде алюминиевой трубочки заполненной мелкодисперсным порошком Al 2 O 3 . Исследована кинетика привеса катода. Приведены данные рентгенофазового анализа полученных покрытий. Толщина слоев составляла от 30 до 70 мкм. Шероховатость покрытий по критерию Ra находилась в пределах 2,2 -3,5 мкм. Была изучена кинетика изотермического окисления полученных образцов и непокрытого сплава ВТ20 при температуре 1073 К в среде воздуха. Было показано, что жаростойкость образца с покрытием на основе Ti 3 Al почти в два раза выше по сравнению с исходным сплавом. Осаждение дополнительного барьерного слоя из окиси алюминия поверх покрытия на основе Ti 3 Al привело к снижению скорости высокотемпературной газовой коррозии сплава ВТ20 почти в четыре ...

Electrospark deposition of tungsten carbide powder on titanium alloy Ti6Al4V

“…На Рис. оксидного слоя из рутила [25]. По достижении ≈20 ч оксидный слой начал замедлять процесс диффузии кислорода к металлу, что отразилось в снижении скорости привеса образцов.…”