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钛及钛合金具备密度低、比强度高、抗腐蚀性能好等优点,然而当温度超过600℃时,由于氧的渗入所造成的高温氧化会严重影响钛合金的强度,致使合金整体的力学性能下降,如果能在钛合金表面制备一层具有优异的抗高温氧化性能的防护涂层,则可以在显著提高合金抗高温氧化性能的同时,又不降低合金的韧性和塑性。首先,本文采用等离子喷涂结合电弧喷涂的工艺方法,在工业纯钛表面制备出单一纯Al涂层及含Al的双层涂层,并对喷涂态涂层进行炉中加热改性处理,使得纯Al涂层与钛基体之间、含Al的双层涂层之间发生改性反应并原位生成具有一定防护性能的金属间化合物涂层。结果显示,喷涂有纯Al涂层的钛块经炉中加热改性处理后,涂层中Al元素可以直接与基体中Ti元素反应并原位生成TiAl3、TiAl2、TiAl及Ti3Al等金属间化合物,形成保护涂层,当炉中加热处理条件为900℃/5h时,生成的Ti-Al金属间化合物层最厚;喷涂有Al/Ni涂层的钛块经炉中加热改性处理后,Al、Ni涂层间可原位生成NiAl3,Ni2Al3及NiAl金属间化合物,形成保护涂层,当炉中加热处理条件为800℃/15h时,生成的Ni-Al金属间化合物层最厚;除此之外,还在钛表面制备了Al/NiAl、Al/NiCr及Al/NiCu涂层,并通过炉中加热试验,对这些元素之间的相变规律进行了研究。为了对钛表面纯Al涂层及Al/Ni涂层的相变规律进行理论分析,本文还进行了第一性原理计算,得知Ti-Al金属间化合物的有效生成热（EFH）的排序为:TiAl3<TiAl2<TiAl<Ti3Al<0;而Ni-Al金属间化合物的有效生成热（EFH）的排序为:NiAl3<Ni2Al3<NiAl<0。从热力学的角度分析了在这两个体系中,各种化合物优先形成的顺序,这些计算结果与本文试验现象相符合。为了检测炉中加热试验中原位生成的各金属间化合物涂层的抗高温氧化性能,本文对这些改性反应后所得的金属间化合物涂层均进行了高温氧化试验。试验表明,Al/Ti、Al/Ni/Ti、Al/NiAl/Ti、Al/NiCr/Ti及Al/NiCu/Ti试件经炉中加热处理后所得到的金属间化合物涂层,对高温下氧的扩散渗入均有着一定的阻碍作用,但相比之下,NiAl金属间化合物涂层的抗氧化性能要优于TiAl3金属间化合物涂层。在各种改性涂层中,改性Al/NiCr涂层的抗高温氧化效果最佳。最后,本文还采用了激光重熔的方法对钛表面纯Al涂层及Al/Ni涂层进行了改性处理,研究了通过此种方法获得原位生成金属间化合物保护涂层的可能性。结果表明,钛表面纯Al涂层经激光重熔处理后,重熔反应区仅有少量TiAl3相金属间化合物生成,而钛表面Al/Ni涂层经激光重熔处理后,重熔反应区则有较多的呈等轴晶状的Ni2Al3相及少量的呈树枝晶状的NiAl相生成。另外,氧化试验结果显示,经激光重熔改性处理后所得改性Al涂层及改性Al/Ni涂层均具有一定的抗高温氧化能力,但其抗高温氧化效果不如炉中加热改性Al涂层及改性Al/Ni涂层。