TiAl合金滲碳處理及其耐蝕性能研究.pdf

1、多孔Ti-46.5Al(at.％)合金近幾年在氯化冶金（如海綿鈦）、濕法冶金（如金屬鈷、鋅、錳）及副產(chǎn)品的回收利用（如煙氣回收制硫酸、鉬酸銨中鉬及其他貴金屬等）等領(lǐng)域的固液分離中得到了廣泛應(yīng)用，帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。但多孔Ti-46.5Al(at.％)合金在某些苛刻環(huán)境中抗腐蝕性能有待提高，限制其更廣泛的應(yīng)用。
　　化學(xué)表面處理是提高金屬材料抗腐蝕性能的有效方法，然而，面對(duì)具有復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)的多孔材料，直接處理難度非常大，目前

2、關(guān)于多孔金屬材料化學(xué)表面處理的文獻(xiàn)報(bào)道很少。本文以致密TiAl合金固體滲碳為基礎(chǔ)，詳細(xì)闡明其滲碳機(jī)理，探討滲碳工藝參數(shù)、微觀組織結(jié)構(gòu)和Al含量對(duì)致密TiAl合金滲碳層結(jié)構(gòu)和滲碳機(jī)理的影響機(jī)制;在此基礎(chǔ)上，選擇合適的工藝參數(shù)對(duì)多孔TiAl合金進(jìn)行固體-氣相滲碳，揭示多孔TiAl合金的滲碳機(jī)理，探討滲碳工藝參數(shù)、孔徑大小對(duì)滲碳結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律;最后，用多種方法深入研究致密TiAl合金和多孔TiAl合金在相應(yīng)腐蝕介質(zhì)中的腐蝕性能。主要研究結(jié)果如

3、下:
　　(1)闡明了TiAl合金的滲碳機(jī)理。從活性C原子在TiAl晶體中優(yōu)先占位理論、擴(kuò)散途徑和在此過程中TiAl合金發(fā)生的相變等角度分析TiAl合金的滲碳行為。Al含量對(duì)TiAl合金滲碳結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律為:Al含量越低二元碳化物層越厚而三元陶瓷相層Ti2AlC越薄，在一定范圍內(nèi)增加Al含量有利于生成單一三元陶瓷相。為多孔TiAl合金滲碳機(jī)理做鋪墊，選擇較佳的工藝參數(shù)，進(jìn)而分析多孔TiAl合金的滲碳行為和影響因素。上述研究結(jié)果，有

4、利于控制在多孔TiAl合金表面及孔壁周圍連續(xù)、均勻的生成三元碳化物。
　　(2)從致密TiAl合金滲碳前后微觀組織特征，分析了致密TiAl合金在HCl溶液中的腐蝕機(jī)理及影響因素。研究發(fā)現(xiàn)，致密TiAl合金由于晶體缺陷和與Cl離子的特性吸附等原因?qū)е缕淙菀装l(fā)生點(diǎn)蝕和裂縫腐蝕。經(jīng)中溫(≤930℃)滲碳后，致密TiAl合金表面生成以三元陶瓷相層為主的碳化物層組織致密，且具有獨(dú)特晶體結(jié)構(gòu)，使致密TiAl合金生成鈍化膜，表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗腐蝕性

5、能。
　　(3)探討了致密TiAl合金在硫酸中的鈍化特性。致密TiAl合金在硫酸中的腐蝕行為與HCl中不一樣，容易發(fā)生鈍化。研究發(fā)現(xiàn)，致密TiAl合金滲碳前后在硫酸中生成的鈍化膜均為n型半導(dǎo)體，區(qū)別在于滲碳后TiAl合金表面生成的鈍化膜在耗盡層載流子密度低，導(dǎo)致腐蝕速度降低，鈍化膜的穩(wěn)定時(shí)間長。
　　(4)闡述了多孔TiAl合金的腐蝕行為。研究發(fā)現(xiàn)，未滲碳多孔TiAl合金在自腐蝕電位下難以生成鈍化膜，抗腐蝕性能差，在外加電壓