Ti-Al系金屬間化合物合金高溫氧化性能及其防護(hù)涂層研究.pdf

1、Ti-Al系金屬間化合物合金由于其密度低,比強(qiáng)度和比剛度高,是航空、航天飛行器理想的新型高溫結(jié)構(gòu)材料.室溫塑性差的問題已通過添加合金元素和顯微組織調(diào)控等手段基本得到解決,進(jìn)一步提高其高溫抗氧化性能已成為需要重點(diǎn)研究解決的問題之一.該文首先對(duì)Ti-Al系金屬間化合物合金分別在650℃、750℃、850℃的高溫氧化性能進(jìn)行了評(píng)價(jià),研究其氧化進(jìn)程和氧化機(jī)理,并討論了合金元素對(duì)Ti-Al系金屬間化合物合金高溫氧化性能的影響.然后,分別對(duì)7-Ti

2、Al基合金、Ti<,2>AINb基合金施加特殊的搪瓷涂層,研究其對(duì)高溫氧化性能的影響.得出的結(jié)果如下:成分為Ti-46.5Al-2.5V-l.0Cr(at％)的7-TiAI基合金在650℃表現(xiàn)出非常良好的抗氧化性能,在750℃氧化增重已比較明顯,在850℃表現(xiàn)出很差的抗氧化性能.高溫氧化后的表面為具有多面體規(guī)則形狀晶粒的堆垛,氧化產(chǎn)物主要由TiO<,2>和Al<,2>O<,3>組成.Ti-Al-Nb系成分為Ti-23AI-17Nb(at

3、%)和Ti-22AI-25Nb(at%)的合金,它們?cè)?50℃、750℃、850℃都表現(xiàn)出較為良好的抗氧化性能.高溫氧化產(chǎn)物主要是TiO<,2>和Al<,2>O<,3>,其次是NbO<,2>、Nb<,2>O<,5>以及AlNbO<,4>.Nb的添加增加了Al的活度,從而降低了表面形成Al<,2>O<,3>所需的Al濃度,表層Al的富集導(dǎo)致了內(nèi)部氧化帶的貧Al現(xiàn)象.Nb的含量對(duì)Ti-Al-Nb系合金抗氧化性能有著顯著影響,這是因?yàn)檫m量的N

4、b的加入可使合金中Ti原子的活度下降,形成Ti的氧化物的氧分壓增大,同時(shí)減少了TiO<,2>的金屬離子過剩的缺陷,使TiO<,2>形成速率降低,Al<,2>O<,3>得以更好地選擇性氧化,提高了合金的抗氧化性能.而Nb的過多加入會(huì)導(dǎo)致金屬離子空位或間隙離子的出現(xiàn),Nb的氧化也更容易進(jìn)行,使氧化速度明顯提高.Ti<,2>AlNb基Ti-22AI-25Nb(at%)合金、γ-TiAI基Ti-46.5AI-2.5V-1.0Cr(at%)合金分