超声辅助微弧氧化Ti-13Nb-13Zr合金制备仿生涂层及其断裂力学性能

王凤彪¹，张嘉易¹，丁茹¹，李银玉¹，李丽丽¹，陈松²

1. 沈阳理工大学机械工程学院2. 辽宁科技大学机械工程及自动化学院

摘 要：为了提高微弧氧化钛合金制备的脆性仿生涂层的断裂力学性能,利用超声辅助微弧氧化复合工艺在Ti-13Nb-13Zr合金表面制备了钙磷生物涂层。通过压痕法测试分析了涂层断裂韧性,采用扫描电镜和X射线衍射仪测试了涂层表面形貌和相组成,并与微弧氧化制备的涂层性能进行了比较,分析了增韧原因。结果表明,引入超声后,微弧放电电压下降了40V,涂层致密层明显增厚;相同电源占空比条件下,超声工艺所制备涂层的断裂韧性相比无超声工艺都有所提高。部分锐钛矿相TiO₂转变为金红石相的相变增韧,超声空化效应引起的涂层致密化和增厚效果,以及微裂纹的均匀分布,是促使涂层断裂力学性能提高的主要原因。该复合工艺实现了微弧氧化钛合金生物涂层的增韧。

关键词：超声辅助微弧氧化;生物涂层;断裂韧性;增韧机制;