| TC4表面TiN/Ti涂层的热腐蚀行为研究及第一性原理计算 |
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| 引用本文： | 孙志平,郭红星,唐昌伟,何光宇,李玉琴,陈永刚.TC4表面TiN/Ti涂层的热腐蚀行为研究及第一性原理计算[J].表面技术,2024,53(10):156-166. |
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| 作者姓名： | 孙志平 郭红星 唐昌伟 何光宇 李玉琴 陈永刚 |
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| 作者单位： | 长安大学 材料科学与工程学院，西安 710064;空军工程大学 等离子体动力学重点实验室，西安 710038;大连理工大学 超级计算中心，辽宁 大连 116024 |
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| 基金项目： | 陕西省重点研发计划(2023-YBGY-435) |
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| 摘 要： | 目的 综合评估涂层性能、延长压气机叶片的使用寿命，进行TiN/Ti涂层及冲蚀后TiN/Ti涂层的热腐蚀行为机制研究。方法 进行了完整TiN/Ti涂层及冲蚀后TiN/Ti涂层300 ℃/120 h的热腐蚀实验，腐蚀介质为95%(质量分数)Na2SO4+5%(质量分数)NaCl。冲蚀实验采用形状不规则的SiO2颗粒，冲蚀角为45°，冲蚀速度为130 m/s，供砂速率为6.4 g/min。建立了完整TiN涂层、表面具有孔洞的TiN涂层及表面具有Ti液滴的TiN涂层3种第一性原理腐蚀计算模型。结果 TiN/Ti涂层热腐蚀后，液滴处发生氧化并且变得疏松;样品切割边缘产生腐蚀锈迹，最终出现鼓包和裂纹;冲蚀后，涂层表面的完整性受到破坏，相较于未冲蚀区域，冲蚀坑周围更容易出现腐蚀。在热腐蚀过程中，SO42−中的O和完整TiN涂层中的Ti以及液滴中的Ti电子云团接触，存在电荷转移及成键倾向，具体为Ti失电子、O得电子，腐蚀主要发生在SO42−中的O与Ti之间。结论 第一性原理计算结果与热腐蚀的实验结果相一致，第一性原理计算结果可以从微观上反映液滴和孔洞等缺陷对涂层热腐蚀行为的影响，能够为分析涂层的热腐蚀机制提供理论依据。
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| 关 键 词： | 氮化钛涂层 热腐蚀行为 冲蚀 第一性原理 电荷转移 |
| 收稿时间： | 2024/1/18 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2024/3/18 0:00:00 |
Hot Corrosion Behavior and Its First Principle Calculation of TiN/Ti Coating on TC4 Substrate |
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| SUN Zhiping,GUO Hongxing,TANG Changwei,HE Guangyu,LI Yuqin,CHEN Yonggang.Hot Corrosion Behavior and Its First Principle Calculation of TiN/Ti Coating on TC4 Substrate[J].Surface Technology,2024,53(10):156-166. |
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| Authors: | SUN Zhiping GUO Hongxing TANG Changwei HE Guangyu LI Yuqin CHEN Yonggang |
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| Affiliation: | School of Materials Science and Engineering, Chang''an University, Xi''an 710064, China;Science and Technology on Plasma Dynamics Laboratory, Air Force Engineering University, Xi''an 710038, China; Supercomputing Center, Dalian University of Technology, Liaoning Dalian 116024, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | TiN coating hot corrosion behavior erosion first principle charge transfer |
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