TA15合金表面Cr-Si合金層的高溫氧化及抗熱腐蝕行為研究.pdf

1、TA15合金兼具α合金優(yōu)異的抗蠕變性能、良好的耐蝕性及(α+β)合金的高強(qiáng)度，其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，使其成為航空航天領(lǐng)域具有巨大潛力的新型高溫結(jié)構(gòu)材料。但其抗高溫氧化性能和抗熱腐蝕性能的不足，嚴(yán)重限制了該合金的使用范圍。為解決這一問(wèn)題，采用雙層輝光等離子表面冶金技術(shù)在TA15合金表面制備Cr-Si合金層，以提高其抗高溫氧化及抗熱腐蝕性能。
　　TA15合金基體表面成功滲Cr后，再進(jìn)行滲Si，滲Cr的最佳工藝參數(shù)為：溫度950℃，源極電壓9

2、50V；工件電壓400V；工作氣壓35Pa；極間距15mm；保溫時(shí)間3h。滲Si層的最佳工藝參數(shù)為：溫度1000℃，源極電壓1000V；工件電壓450V；工作氣壓38Pa；極間距15mm；保溫時(shí)間3.5h。利用SEM、EDS、XRD對(duì)Cr-Si合金層的表面形貌、截面形貌、元素分布及相組成進(jìn)行分析，結(jié)果表明：Cr-Si合金層表面均勻致密，無(wú)孔洞、縫隙；表面相組成為 Cr、Si和Cr3Si；厚度約為40μm，與基體之間結(jié)合力達(dá)63.5N。<

3、br>　　對(duì)基體及Cr-Si合金層在不同溫度下進(jìn)行高溫氧化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：溫度低于750℃時(shí)，基體及Cr-Si合金層都具有一定抗高溫氧化能力，基體在800℃以上失去抗氧化能力；Cr-Si合金層在850℃氧化50h后，表面出現(xiàn)輕微剝落，但仍具有較好的抗高溫氧化作用。對(duì)基體及Cr-Si合金層在750℃不同時(shí)間進(jìn)行高溫氧化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：基體表面氧化膜呈Al2O3和TiO2交替分層分布；Cr-Si合金層表面能迅速生成Cr2O3和SiO2保護(hù)膜

4、，起到較好抗高溫氧化作用。
　　對(duì)基體及Cr-Si合金層在不同溫度Na2SO4鹽中熱腐蝕實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：Cr-Si合金層增重小于基體，且溫度低于750℃熱腐蝕100h時(shí)均表現(xiàn)出一定的抗熱腐蝕能力。基體在800℃氧化50h時(shí)，氧化膜腐蝕剝落；Cr-Si合金層在800℃中熱腐蝕100h后，仍能起到較好的抗熱腐蝕作用。對(duì)基體及Cr-Si合金層在700℃的Na2SO4鹽中不同時(shí)間熱腐蝕實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：基體及Cr-Si合金層均表現(xiàn)出一定的抗