ti40合金超高温氧化、燃烧行为研究

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1、分类号________学号1204240567曲熹逢疣科技大嗲JJLL、人飞V学位论文Ti40合金超高温氧化、燃烧行为研究作者李旭升指导教师姓名毛小南教授辛社伟高工申请学位级别硕士专业名称冶金球学院论文提交日期2015.06论文答辩日期2015.06毕业授予单位曲養玫底斜妓太耆答辩娄员会主席杜忠择评阅人王庆娟声明本人郑重声明我所呈交的学位论文是我个人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，除了文中已经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所

2、做的所有贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。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。关于学位论文使用授权的说明本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，g卩：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，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存学位论文。(保密的论文在论文解密后应遵守此规定）论文作者指导教师签名:曰期:次/K,本人授权中国学术期刊（光盘版）杂志社、中国科学技术信息研究所等单位将本学位论文收录到有关“学位论文数据库”之中，并通过网络向社会公众提供信息服

3、务。因某种特殊原因需要延迟发布学位论文电子版，同意在□一年/□两年/□三年以后，在网络上全文发布。（此声明处不勾选的，默认为即时公开）论文作者签名指导教师签名:日期：厂注：请将此页附在论文首页。摘要Ti40合金超高温氧化、燃烧行为研究专业：材料加工工程硕士生：李旭升指导教师：毛小南教授辛社伟博士、高工摘要因具有优异的综合性能，钛合金广泛的应用于航空工业。但由于钛合金自身的特性，导致普通的钛合金在航空发动机应用环境下服役时，容易发生“钛火”，从而限制了其在先进航空发动机中的应用。为避免航空发动机中“钛火”事故的发生，满足高推重比航空发动机对材料的特殊要求，亟需对钛合金的燃烧问题进

4、行系统深入研究。本文从钛合金的氧化行为及其燃烧产物进行分析研究。研究了Ti40合金和Ti17合金的超高温氧化行为及不同点燃方法对合金燃烧后不同区域以及燃烧产物影响的异同。氧化实验结果表明，Ti40合金在1000℃~1500℃的氧化过程中氧化层均会经历开裂、剥落的过程。当氧化层脱落后，使得原来富Cr的次表层被推至氧化表面，形成Cr2O3，Cr2O3与TiO2形成混合氧化层显著提高了氧化层的致密度。在氧化层和基体的界面部位存在V、Cr元素的富集区。Cr2O3与TiO2形成混合氧化层和V、Cr元素的富集层为Ti40合金提供了很好的阻止氧气进入基体的屏障。相对于Ti40合金，Ti17合

5、金在超高温氧化时，当表层氧化膜脱落后次表层的氧化重复原表层的氧化过程，在整个超高温氧化实验过程并未出现明显的阻止氧元素扩散的屏障，由此表明Ti17合金在1000℃~1500℃的氧化是以单一的氧化方式不断在向基体推进，并没有形成阻止氧气向基体扩散，减缓氧化的机制。钛合金燃烧后，从燃烧表面到合金基体可以划分成燃烧表面、燃烧熔融区、燃烧过渡区、燃烧影响区。经过不同燃烧实验方法的对比研究发现，钛合金的燃烧结果与点燃方式无关，不同点燃方式仅影响不同燃烧区的形态和尺寸范围，对燃烧产物特征没有影响。Ti17燃烧后燃烧表层主要由单一的TiO2构成，而Ti40合金燃烧表层由TiO2和少量的Cr2

6、O3构成。Ti40合金熔融区致密，在过渡区内有一致密的富V和Cr的富集层，影响区组织发生突变，显现出基体的组织形貌；Ti17西安建筑科技大学硕士学位论文从燃烧表面至基体不同区域组织一直呈现受氧元素影响的状态，没有发生组织形貌的突变行为。从燃烧表面向基体延伸，Ti40合金在经过过渡区后氧元素有一个明显的骤降，而Ti17中的氧元素在整个变化过程中是渐变的，与其组织形貌的变化是一致的。Ti40合金特有的Cr2O3和TiO2的混合致密熔融区和富V和Cr元素的过渡区能有效的阻止氧气的传输。Ti40合金这种超高温下的氧化行为和燃烧特性可以为其阻燃机制提供很好的理论依据。关键词:钛合金；氧化

7、；燃烧；扩散；阻燃AbstractResearchonSuper-hightemperatureoxidationandcombustionbehaviorofTi40Specialty:MaterialsProcessingEngineeringName:LixushengInstructors:MaoxiaonanXinsheweiAbstractAsitsextraordinarycomprehensivefunction,titaniumalloysarewidelyusedinai