文 献 综 述

1. 引言

　　随着工业的不断发展进步，金属材料的性能要求越来越高，这就需要更高性能金属及其合金的研究。

钛是一种轻质结构金属，具有比强度高、耐蚀性能优、生物相容性好等优点，钛在地壳中的含量约为0.64%，在金属元素中仅次于铝、铁和镁，居第4位。作为工业原料的钛矿石主要是钛铁矿、金红石和钛白石3种。主要用于航空、化工、电力、冶金、能源、建 筑、海洋船舶、医疗器械、民生用品等领域^[1,2]。

在军事工业方面，核动力潜艇、水翼艇、迫击炮身管、反坦克导弹、导弹发射器、坦克防护板、防弹背心等大量用钛。”台风”级弹道导弹潜艇为双壳体结构,由非耐压壳体由高强低磁钢建造,耐压壳体以钛合金打造，其中用钛量高达9,000吨，由此可见军工对钛材的需求巨大。而且钛及其合金还广泛用于航空工业，民用飞机用钛量约占构架重量的20～25%；此外战略火箭发动机、宇宙飞船、人造卫星天线等也大量用钛^[3]。

　　钛在500℃以下的空气中是稳定的。但在高温下，钛元素继续与氧气反应，得到各种钛的氧化物，如TiO、TiO₂、Ti₂O₃或Ti₃O₂等。高温下生成复杂的氧化层，而且疏松多孔易破碎，已不能阻止氧气向合金内部扩散，氧渗透到基体中，与钛形成固溶体，引起钛的组织变化，得到一层硬而脆的富氧层^[4]。

这层硬而脆的富氧层会对钛的塑性和韧性产生较大的影响，这不仅会给材料加工造成很大的困难，而且会使占投料量2.2%以上的金属损失，产生安全和成本等多方面问题。因此如何提高钛的使用温度已成为钛研究的主要课题之一。其中，通过制备抗氧化涂层对钛金属进行高温保护效果尤为明显，且较之添加新元素或开发新合金,工艺相对简单，可操作性强。有专家认为，若不使用耐高温保护涂层，钛要想突破600-650℃的长期工作温度是非常困难的，因此高温防护涂层成为重要的研究热点^[5,6]。

但钛及其合金还存在一些缺陷,如耐磨性不好、导电性和可焊性不良、耐高温性较差等，特别是钛金属构件在高温热加工过程中的氧化问题非常严重，表面生成的氧化皮会对材料的塑性和韧性造成严重损害。抗氧化性差是影响钛合金在航空航天领域广泛应用的重要因素,提高抗氧化性成为钛合金研究的一个主要方向。为了改善和提高其使用特性, 通常采用表面改性或表面处理的方法。钛及钛合金的表面处理方法有很多, 如物理法、化学法和电化学法等。

2. 高温防护技术

近年来，耐高温涂层作为新型防护层发展迅猛，同时也出现了很多种类的涂层，与制备方法。