[发明专利]一种TA15钛合金表面高温耐磨微叠层TiN-TiAlSiN及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种TA15钛合金表面高温耐磨微叠层TiN-TiAlSiN，其特征在于，采用多弧离子镀技术在TA15钛合金表面沉积微叠层，所述微叠层按照从TA15钛合金表面往外的方向依次包括Ti过渡层和TiN-TiAlSiN沉积层，所述过渡层为一层，所述TiN-TiAlSiN沉积层至少为2层，且TiN-TiAlSiN沉积层中TiAlSiN层位于在外面；所述Ti过渡层的厚度为0.5-1.0μm；所述TiN-TiAlSiN沉积层的总厚度为6-10μm。

2.基于权利要求要求1所述的一种TA15钛合金表面高温耐磨微叠层TiN-TiAlSiN的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，基体材料预处理

准备TA15钛合金，先用小口径台钻在试样边角钻一贯穿孔，再分别用不同型号的砂纸对基体试样进行逐级打磨、接下来用机械抛光机对打磨后的试样抛光至镜面，最后放入含有无水乙醇的烧杯中进行超声清洗，烘干以备用；

步骤2，清洗与安放工件

对真空炉的内壁和靶材表面进行打磨，除去表层氧化膜和杂质，再用无尘布蘸取无水乙醇擦洗，将以烘干的样品正对Ti靶置于真空炉内；

步骤3，空炉内空气至气压为1×10-4Pa以下；控制炉腔温度保持在200±10℃范围内，开始通入氩气；

步骤4，辉光清洗

开通氩气直至实验结束，同时启动偏压电源柜，调节BP单极脉冲偏压至600V，炉腔气压维持在2.0Pa-2.2Pa范围内，持续5-10min；

步骤5，制备Ti过渡层

调节BP单极脉冲偏压至200V-250V，打开Ti靶电源调节电流至70A-80A，炉腔气压维持在1.8Pa-2.2Pa范围内，Ti靶工作持续3min-7min；

步骤6，制备TiN层

保持偏压、电流大小不变，通入N₂直至实验结束，Ti靶工作持续3min-7min；

步骤7，制备TiAlSiN层

关闭Ti靶电源，打开TiAlSi靶电源调节电压至75A-85A，打开基片旋转按钮将样品旋转至正对TiAlSi靶处，持续3min-7min；关闭TiAlSi靶电源，打开Ti靶电源，打开基片旋转按钮将样品旋转至正对Ti靶处，持续3min-7min，重复上述步骤，得到至少为2层的TiN-TiAlSiN沉积层，结束实验；

步骤8，关闭设备

依次关闭TiAlSi靶电源、偏压电源、气瓶开关、分子泵开关、总电源。

3.根据权利要求要求2所述的一种TA15钛合金表面高温耐磨微叠层TiN-TiAlSiN的制备方法，其特征在于，步骤1中依次用180#、280#、320#、400#、500#、600#、800#型号的砂纸对TA15钛合金进行逐级打磨。

4.根据权利要求要求2所述的一种TA15钛合金表面高温耐磨微叠层TiN-TiAlSiN的制备方法，其特征在于，步骤4中持续时间确定为6min。

5.根据权利要求要求2所述的一种TA15钛合金表面高温耐磨微叠层TiN-TiAlSiN的制备方法，其特征在于，步骤5偏压确定为250V，Ti靶电流确定为80A，持续时间确定为5min。

6.根据权利要求要求2所述的一种TA15钛合金表面高温耐磨微叠层TiN-TiAlSiN的制备方法，其特征在于，步骤6中Ti靶持续时间5min。

7.根据权利要求要求2所述的一种TA15钛合金表面高温耐磨微叠层TiN-TiAlSiN的制备方法，其特征在于，步骤7中TiAlSi靶持续5min，Ti靶持续5min。

8.基于权利要求1所述的TA15钛合金表面高温耐磨微叠层TiN-TiAlSiN在制备高温环境下或复杂载荷环境中工作的航天航空结构件上的应用。