原位ticpti复合材料的耐蚀性研究

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1、摘要原位TiCp/Ti复合材料的耐蚀性研究摘要随着颗粒增强钛基复合材料应用领域的日益扩大，人们开始关注其耐蚀性、耐磨性等非常规力学性能的研究。但由于腐蚀过程影响因素众多，加上复合材料本身组织结构的复杂性，增加了颗粒增强钛基复合材料腐蚀性能研究的难度。因此，对原位TiC颗粒增强钛基复合材料腐蚀行为的研究顺应该种材料的发展要求，极具现实意义，对钛基复合材料作为结构材料使用的设计具有一定的指导意义。本文采用熔铸法原位合成了TiC颗粒增强的钛基复合材料，并以其为研究对象，采用TG-DTA/DSC热重分析仪和M283恒电位仪分别

2、测试了复合材料的高温氧化行为和常温腐蚀行为，分析了温度、气体介质及流速、碳含量和合金元素Al对复合材料高温氧化性能的影响以及碳含量和合金元素Al对复合材料腐蚀行为的影响；并按照国家标准GB10124-88《金属材料实验室均匀腐蚀全浸泡试验方法》对复合材料进行浸泡试验，进一步分析复合材料的常温腐蚀状况。利用X射线衍射、扫描电镜和能谱等手段对氧化/腐蚀后的试样表面进行组织形貌观察及氧化/腐蚀产物分析，阐述了复合材料的氧化/腐蚀机理。复合材料的高温氧化研究结果表明：纯钛及复合材料的氧化动力学基本上遵循抛物线规律；随着氧化温度

3、的升高，氧化时间的延长和环境中氧浓度的提高，材料的氧化越严重；纯钛、Ti基复合材料和Ti6Al基复合材料的抗高温氧化性能依次递增，TiC增强相及合金元素Al能显著改善材料的耐高温氧化性能，且增强体含量越高，复合材料的抗高温氧化性越好；钛基复合材料的氧化增重是由O原子由外向里扩散为氧化控制步骤的，它的氧化机理因TiC的加入而与纯钛(均匀氧化)不同，属非均匀氧化；均匀分布在钛基复合材料中的TiC增强体的氧化能够促进局部致密氧化膜的形成，提高复合材料表面上整个氧化膜的致密性，增强它的抗氧化性能；纯钛及Ti基复合材料表面的氧化

4、膜主要为金红石型的TiO2相，而Ti6Al基复合材料的表面氧化膜为TiO2和Al2O3的复合相。复合材料的常温腐蚀研究结果表明：纯钛、Ti基复合材料和Ti6Al基复合材料的耐蚀性依次下降，TiC颗粒和Al元素的添加均使得Ti基复合材料的耐蚀性下降，且随着增强体含量的增高，复合材料的耐蚀性下降；Ti基复合材料腐蚀后表面的钝化膜为TiO2相，而Ti6Al基复合材料表面的钝化膜为TiO2和Al2O3复合钝化层，两种材料在水溶液中的腐蚀机制均为点蚀和电偶腐蚀。I摘要可见，采用熔铸法制备原位生成TiC颗粒增强钛基复合材料时，在合

5、理范围内适当提高增强相的含量、添加适量的合金元素等手段可获得具有优良抗高温氧化性能的复合材料，在适当环境中可充分利用该材料的耐高温性；而对钛基复合材料在水溶液中的常温腐蚀可通过施加一些防护措施加以提高它的耐蚀性。关键词：钛基复合材料；TiC；高温氧化；电化学腐蚀；腐蚀机制IIABSTRACTCorrosionResistanceInvestigationoftheInSituTiCp/TiCompositesABSTRACTWiththeextensiveincreaseingintheapplicationfield

6、softhePTMCS,someunconventionalmechanicalproperties,suchastherustresistance,wearresistanceandsoon,starttoattractpeople’sattention.Withtheadditionofmicro-structuralcomplexityofthePTMCS,becauseofthenumerousfactorswhichinfluencethecorrosioncourse,therearegreatdiffic

7、ultiesintheresearchonthecorrosionperformanceofthePTMCS.Therefore,theresearchonthecorrosionperformanceofthein-situPTMCsadapttothedevelopmentofthematerials,andhasgreatrealisticsignification.Andinacertainextent,itcaninstructthedesignofPTMCSastheusingofstructuralmat

8、erials.Thesamples–insituTiCparticle-strengthendtitaniummatrixcompositesisfabricatedbythesolidificationprocessing.Thehightemperatureoxidationbehaviorofthecompositesist