一步法等离子喷涂制备多孔TiAl涂层：高温抗氧化及酸性环境耐腐蚀性能研究

本研究通过大气等离子喷涂(APS)一步法制备了具有高开孔率(37.2%)的多孔TiAl涂层，创新性地结合Kirkendall孔隙效应与工艺参数调控，在0.5 M H2SO4中展现出优异的耐腐蚀性(Ecorr=-0.51V)，800℃高温氧化120小时后质量增量仅5.9mg/cm2，为高温过滤和腐蚀环境应用提供了可规模化生产的解决方案。

　　

Highlight

本研究亮点在于通过单步、可规模化的大气等离子喷涂(APS)工艺成功制备多孔TiAl涂层，巧妙利用Kirkendall孔隙效应与工艺参数协同调控，开发出具有高开孔率(37.2%)和优异性能的过滤材料。

Feed stock and fabrication of porous TiAl coatings

首先通过场发射扫描电镜(FESEM)结合能谱分析(EDS)表征了TiAl原料粉末的形貌和元素分布（图2）。该不规则形态粉末平均粒径约35μm，含Ti-Kα、Al-Kα、Cr-Kα和Nb-Kα元素。随后在不同关键等离子喷涂参数下进行沉积，重点考察了喷涂距离(SOD)对孔隙特性的影响。

Conclusions

本研究成功通过一步式大气等离子喷涂(APS)制备出高开孔率TiAl涂层，系统评估了80-120mm喷涂距离下的孔隙特性。采用氦气比重法、阿基米德原理和压汞法等多重表征手段，发现SOD=100mm时涂层性能最优：开孔率37.2%，平均孔径9.13μm，在0.5M H₂SO₄中展现卓越耐蚀性(E_corr=-0.51V，i_corr=0.00918μA/cm2)，800℃高温氧化形成致密Al₂O₃保护层。该工艺为高温腐蚀环境过滤材料开发提供了新思路。