tial合金渗碳处理及其耐蚀性能研究

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1、万方数据中图分类号旦三UDC31博士学位论文学校代码!Q5三3密级坌珏TiAl合金渗碳处理及其耐蚀性能研究Carburizingtreatmentandanti--corrosionpropertyofTiAlalloys作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：廖翠姣材料科学与工程多孔材料粉末冶金研究院贺跃辉教授论文答辩日期函娩占．必一答辩委员会主席j丝中南大学2014年6月万方数据学位论文原创性声明JlfrlJ111111IJJJIIlJllJllUJJiltIIIIIIIIIIJlIY2685956本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人

2、在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：泓日期：姓年』月上日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文

3、的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：雄日期：斋耻年善月孚日日万方数据T认l合金渗碳处理及其耐蚀性能研究摘要：多孔Ti-46．5A1(at．％)合金近几年在氯化冶金(如海绵钛)、湿法冶金(如金属钴、锌、锰)及副产品的回收利用(如烟气回收制硫酸、钼酸铵中钼及其他贵金属等)等领域的固液分离中得到了广泛应用，带来了可观的经济和社会效益。但多孔Ti．46．5A1(at．％)合金在某些苛刻环境中抗腐蚀性能有待提高，限制其更广泛的应用。化学表面处理是提高金属材料抗腐蚀性能的有效

4、方法，然而，面对具有复杂孔隙结构的多孔材料，直接处理难度非常大，目前关于多孔金属材料化学表面处理的文献报道很少。本文以致密TiAl合金固体渗碳为基础，详细阐明其渗碳机理，探讨渗碳工艺参数、微观组织结构和Al含量对致密TiAI合金渗碳层结构和渗碳机理的影响机制；在此基础上，选择合适的工艺参数对多孔TiAI合金进行固体．气相渗碳，揭示多孔TiAl合金的渗碳机理，探讨渗碳工艺参数、孔径大小对渗碳结构的影响规律；最后，用多种方法深入研究致密TiAl合金和多孔TiAl合金在相应腐蚀介质中的腐蚀性能。主要研究结果如下：(1)阐明了TiAI合金的渗碳机理。从活性C原子

5、在TiAl晶体中优先占位理论、扩散途径和在此过程中TiAI合金发生的相变等角度分析TiAl合金的渗碳行为。Al含量对TiAl合金渗碳结构的影响规律为：A1含量越低二元碳化物层越厚而三元陶瓷相层Ti2A1C越薄，在一定范围内增加Al含量有利于生成单一三元陶瓷相。为多孔TiAI合金渗碳机理做铺垫，选择较佳的工艺参数，进而分析多孔TiAl合金的渗碳行为和影响因素。上述研究结果，有利于控制在多孔TiAl合金表面及孔壁周围连续、均匀的生成三元碳化物。(2)从致密TiAl合金渗碳前后微观组织特征，分析了致密TiAl合金在HCl溶液中的腐蚀机理及影响因素。研究发现，致

6、密TiAl合金由于晶体缺陷和与Cl离子的特性吸附等原因导致其容易发生点蚀和裂缝腐蚀。经中温(≤930℃)渗碳后，致密TiAl合金表面生成以三元陶瓷相层为主的碳化物层组织致密，且具有独特晶体结构，使致密TiAl合金生成钝化膜，表现出很强的抗腐蚀性能。(3)探讨了致密TiAl合金在硫酸中的钝化特性。致密TiAl合金在硫酸中的腐蚀行为与HCI中不一样，容易发生钝化。研究发现，致密TiAl合金渗碳前后在硫酸中生成的钝化膜均为n型半导体，区别在于渗碳后TiAl合金表面生成的钝化膜在耗尽层载流子密度低，万方数据导致腐蚀速度降低，钝化膜的稳定时间长。(4)阐述了多孔T

7、iAl合金的腐蚀行为。研究发现，未渗碳多孔TiAl合金在自腐蚀电位下难以生成钝化膜，抗腐蚀性能差，在外加电压下，以吸附中间产物生成钝化膜，覆盖反应活性点的方式提高抗腐蚀性能，但此钝化膜不稳定，抗腐蚀性能差。渗碳多孔TiAl合金在自腐蚀电位下和外加电位作用下均能生成稳定的钝化膜，抗腐蚀性能好。图87幅，表4个，参考文献187篇关键词：多孔TiAl合金；渗碳机制；耐蚀性；钝化膜分类号：TB3’II万方数据Carburizingtreatmentandanti—corrosionpropertyofTiAlalloysAbstract：PorousTi-46．

8、5A1(at．％)alloyinrecentyearsgotverygoodap