tial系金属间化合物合金高温氧化性能及其防护涂层研究

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1、捅妻摘要Ti．A1系金属州化合物台余出0二其密度低，比强度和比刚度赢，是航空、航天飞行嚣理想的新型高溢结构材料。室温塑性差的问题已通过添和合金元素和箍微组织调控等手段基本得到解决，进一步提高其商温抗氧化性能己成为需要重点研究解决的问题之～。本文首先对Ti．Al系金属闯化台物合金分别在650℃、750℃、850℃的高温氧化性能进行了评价，研究其氧化避程和氧化机理，并讨论了台金元素对Ti_Al系金属间化合物台金高温氧化性能的影响。然后，分别对Y-TiM基合金、Ti2AINb基台金施加特殊的搪瓷涂屡，研究其对高溢氧纯性能的影响。得出韵结采如下：成分为Ti_46．5A1—2．

2、5V．1．OCr(at％)的7-TiAl基台鱼在650。C表现出非常嶷好的抗氧化性能，在750"C氧化增重已比较明显，在850+C表现岛很差的抗氧化性能。高温氧化后的表面为共有多面体规则形状品穗的堆墚。氧化产物主要由Ti02和A1203组成。氧化层是由其有不同结构特征的氧化薄膜复合组成的，氧化的过程大致可分为三个阶段。v羽合金的高温氧化{生能极其韵有害，最主要的原因在于，v的氧化物V205熔点只有690。C，在离于熔点温度下呈液态而被流失，引起“灾难性氧化”事故的发生。合金的cr含量太低，不足以促成连续致密的A1203膜的形成，故以掺杂作用为主。使台金的抗氧化性能降低

3、。Ti—AI-Nb系成分为Ti-23AI-17Nb(at％)$NTi-22A1．2sN№t％)的合金，它们在650。C、750"(2、850"C都表现出较为良好的抗氧化性能。高温氧化产物主要是Ti02和A1203，其次是NbO孙Nb205以及AINb04。Nb韵添加增加了Al的活度，从而降低了表蘑形成Ah03所需f

4、勺Al浓度，表层Al的富集导敏了内部氧化带的贫Al现象。Nb的含量对Ti．AI-Nb系台金抗氧化性能有着显著影响，这是因为适量的Nb的加入可使合金中Ti原子的活度下降，形成Ti的氧化物的氧分压增火，同时减少了Ti02的金属离予过剽的缺陷，搜H02形成速率降

5、低，A1203得咀更好地选择性氧化，提高了合金的抗氧化性能。而Nb的过多加入会导致余属离子空位或问隙离子的出现，Nb的氧化也更容易进行，使氧化速度明罨提高。北京工业犬学工学磷士学位论立TizAINb鏊Ti一22A1—25Nb(a鹳／o)台金、7-TiAI基Ti-46．5Al一2．5V—l0Cr(at％)台会分别施加搪瓷滁屡后，氧亿增重都有所下降，台垒的摅氧化能力得到提高，特别是对Y_TiAi基合盒尤其明最，起到了防护涂爱的作用。关键词Ti以I系金属阐化合物合金：抗氧诧{!生能：搪瓷涂斌一rI—AbstractH—Alintermetalliccompoundbased

6、alloysarene％vtypehightemperaturestructuralmaterialsapptiedforaerospaceandaircraftindustrybecauseoftheirlowdensity,highstrengthandgoodcreepresistance．TheproblemofpoorductilityofthesematerialsatroomtemperaturehasbeenmostlysolvedbyalloylngandmierostrucmrecontrollingThustheproblemoffartheri

7、mprovinghightemperatureoxidationresistancehasbecomeoneofthemostimportantresearchsubjectsFirstly,thehightempemtureoxidationresistanceoftheTi—Alintermetal!iccompoundbasedalloysat65012，750℃and850"Cwereevaluatedrespectively。TheprocessandmechanismOftheoxidationofthealloyswerestudiedTheeffect

8、ofalloyingelementsOUhi曲temperatureoxidationresistanceofthealloysWasdiscussed．Thenthespecialenamelcoating0nthesurfacesofthe7-TiAlandTi2AINbbasedalloysWaSpertbrmedTheeffectofsuchcoatingonhightemperatureoxidationresistancewasinvestigated．TheresultsobtainedinthepresentstudyRreasfol