网状结构tibw_tc4复合材料tial3涂层制备及氧化性能

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1、硕士学位论文网状结构TiBw/TC4复合材料TiAl3涂层制备及氧化性能FABRICATIONANDOXIDATIONPERFORMANCEOFTiAl3COATINGONTiBw/TC4COMPOSITESWITHNETWORKMICROSTRUCTURE谢莹莹哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TB331学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文网状结构TiBw/TC4复合材料TiAl3涂层制备及氧化性能硕士研究生：谢莹莹导师：耿林教授申请学位：工学硕士学科：材料学所在单位：材料学院答辩日

2、期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TB331U.D.C：621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringFABRICATIONANDOXIDATIONPERFORMANCEOFTiAl3COATINGONTiBw/TC4COMPOSITESWITHNETWORKMICROSTRUCTURECandidate：XieYingyingSupervisor：Prof.GengLinAcademicDegreeAppliedfor：Masterof

3、EngineeringSpeciality：MaterialScienceAffiliation：SchoolofMaterialScienceandEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要本文以提高网状结构TiBw/TC4复合材料高温抗氧化性能为目的，采用热浸铝的方法在网状结构TiBw/TC4复合材料表面成功制备出了一层TiAl3高温抗氧化涂层。通过扫描电镜观察研究了助镀剂和表

4、面覆盖剂、热浸铝保温时间、热处理工艺参数对网状结构TiBw/TC4复合材料热浸铝所得TiAl3涂层致密性及层厚的影响。采用维氏硬度仪对热浸铝后的网状结构TiBw/TC4复合材料试样基体内部及TiAl3涂层的显微硬度进行了表征。对热浸铝前后的网状结构TiBw/TC4复合材料试样进行了高温氧化测试，采用扫描电镜、EDS能谱及XRD物相分析等分析测试方法研究了氧化层的微观形貌和组织演变，结合氧化动力学曲线，对比分析了热浸铝前后网状结构TiBw/TC4复合材料试样的高温抗氧化性能及抗氧化机理。对热浸铝工艺的研究结果表明，助镀剂和表面覆

5、盖剂的添加可以改善热浸铝效果，提高热浸铝所得TiAl3涂层的厚度；相同铝液温度，热浸铝保温时间越长，所得TiAl3涂层越厚；热浸铝后进行后续热处理可以提高TiAl3涂层的厚度及致密性，热处理温度越高、时间越长，TiAl3涂层越厚。针对网状结构TiBw/TC4复合材料，合适的热浸铝工艺为：助镀剂（6%NaCl水溶液+4%KF水溶液）、表面覆盖剂（KCl:NaCl:NaF=4:3:1），铝液温度800℃、保温时间30min，热处理温度650℃、热处理时间5h。显微硬度结果表明，网状结构TiBw/TC4复合材料热浸铝后由内到外分别为

6、TiBw/TC4层（有TiBw/无TiBw）、TiAl3层（致密部分/疏松部分）和纯Al层，HV值分别为473/340、435/142、38。高温氧化测试结果表明，网状结构TiBw/TC4复合材料原试样氧化产物主要是TiO2，并有少量Al2O3，600℃氧化不严重，无明显氧化层形成，氧化增重曲线呈近似抛物线型增加，而在700℃和800℃氧化严重，氧化皮大量脱落，形成多层氧化层，氧化增重曲线呈近似直线型增加。网状结构TiBw/TC4热浸铝试样氧化产物主要是TiO2和Al2O3，600℃时几乎没有发生氧化；700℃氧化也不严重，无

7、明显氧化层，氧化增重很小；800℃时少量氧化，表面形成了一个个网状结构的氧化膜单元，缓解了氧化层和基体材料间的热失配，提高了两者结合强度，使氧化膜不易脱落。总体来说，网状结构TiBw/TC4复合材料热浸铝制备TiAl3涂层显著地提高了网状结构TiBw/TC4复合材料在600℃~800℃时的抗氧化性能。关键词：网状结构TiBw/TC4；热浸铝；反应热处理；TiAl3涂层；高温氧化性能-I-AbstractAbstractTheaimofthispaperistoincreasetheoxidationpropertiesofth

8、eTiBw/TC4titaniummatrixcompositeswithnetworkmicrostructureinhightemperature.TiAl3coatingwassuccessfullymadeontheTiBw/TC4titaniummatrixcomp