TiAl合金高温抗氧化表面防护技术

TiAl合金作为重要的高温结构材料,其高温抗氧化性能有待改善。表面防护技术是提高TiAl合金高温抗氧化性能的有效方法。本文综述了TiAl合金高温抗氧化表面防护技术的研究进展,阐述了表面合金化层及表面防护涂层的机理和特性,总结了防护技术的应用和存在的不足,并对TiAl合金抗高温氧化表面防护技术研究的发展趋势进行了展望。     

扩散铝涂层对TiAl合金高温摩擦磨损性能的影响

利用多弧离子镀技术在TiAl合金表面制备镀铝层,并进行720℃×4 h高温扩散处理。采用SEM、EDS和XRD分析了膜层的显微组织、化学成分及其相组成,测试了其显微硬度和耐磨性。结果表明:TiAl合金表面离子镀铝后,形成致密的纯铝层;经扩散处理后,膜层中纯铝相消失,形成了表面氧化层Al2O3和中间扩散层TiAl3,膜层硬度明显增加,显著提高了TiAl合金基材的抗高温摩擦磨损性能。     

TiAl合金表面抗高温氧化涂层研究

研究了TiAl合金表面双层辉光离子渗Cr层、等离子喷涂以及激光重熔MCrAlY涂层在850℃的循环氧化行为.用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS),辉光放电光谱分析仪(GDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层氧化前后的表面形貌、微观组织和相组成.结果表明,渗Cr层组织均匀、致密,且与TiAl合金基体为梯度冶金结合;经过激光重熔处理后,等离子喷涂MCrAlY层的片层状组织得以消失,致密性提高;几种涂层均不同程度地提高了TiAl合金的抗高温氧化性能,其中渗Cr层在氧化初期表现出较好的抗氧化性能,但在长期循环氧化过程中存在局部氧化层剥落现象,等离子喷涂MCrAlY层能显著提高TiAl合金的抗高温氧化性能,经过激光重熔后可进一步提高其抗高温氧化性能.     

Plasma Alloying of TiAl with Niobium and Its Wear Resistance

将双层辉光离子渗铌技术应用于TiAl合金从而改善其耐磨性能。对TiAl渗铌合金层组织,室温和600℃高温摩擦学性能进行了研究。结果表明,TiAl经离子渗铌后表面形成厚度约12μm的铌合金层,渗层组织致密均匀,其组成物主要包括AlNb2、AlNb3、Ti2AlNb和Nb。铌合金层在600℃的耐磨性明显提高,并且室温耐磨和减摩性能均优于TiAl基材。     

钛合金表面抗高温氧化涂层的研究进展

钛合金在制造航空航天发动机等关键部件方面具有重要的应用价值，但高温性能不稳定是制约其发展前景的主要原因。采用激光熔覆技术在钛合金表面制备耐高温涂层，是在不改变钛合金材料整体性能的前提下赋予材料表面特殊性能的重要途径。首先介绍了钛合金的氧化行为，并简要分析了钛合金在氧化过程中的氧化特点及失效形式，指明其改善途径。随后总结分析了目前常用的镍基高温涂层、TiAl系高温涂层和高熵合金高温涂层的研究现状，其中镍基合金涂层具有较高的结合强度、良好的耐磨性和优异的耐蚀性，但由于涂层与基体中元素的扩散速率不同导致的差异，造成柯肯达尔空洞的产生，涂层变得不稳定，涂层与基体的结合强度降低。TiAl基合金的高温性能与镍基高温合金相近，且密度小，有代替镍基合金的发展趋势，其涂层表面可以生成均匀致密的Al2O3氧化膜，并且与钛合金基体间的化学成分差异小，基本不发生互扩散现象。但二元TiAl系涂层对于Al的用量有严格的要求，当其使用温度超过850 ℃时，抗氧化性能也会严重降低。因此Ti-Al-X系涂层中X元素（例如Cr、Si、Ni等元素）的添加，可以适当地降低Al含量，促进均匀致密的Al2O3氧化膜的形成，有效地阻止氧元素向基体的扩散，并且比二元TiAl涂层的脆性要低、塑性更好。高熵合金高温涂层具有许多优异的性能，调整其中某一种或者某几种元素的含量都可以进一步优化性能，因此应用前景极为广阔，但其还处于实验室研究阶段，元素配比的不合理，基体元素对熔覆层的反作用，都会使高熵合金的脆性和力学性能达不到理论效果，不能进入真正的应用阶段。最后展望了激光熔覆技术在钛合金表面制备高温涂层的发展趋势。     

多弧离子镀铝对TiAl合金高温抗氧化性能的影响

利用多弧离子镀技术在TiAl合金表面制备镀铝层.采用SEM、EDS和XRD分析了膜层的显微组织、化学成分及其相组成,研究了镀铝层对TiAl合金的高温抗氧化性能的影响.结果表明:TiAl合金表面离子镀铝后,形成致密的纯铝层,经850℃×100 h高温氧化后,氧化膜外层为连续致密的A12O3,内层为扩散层TiAl3相,有效地提高了TiAl合金高温抗氧化性能; 经950℃×100h高温氧化后,表面氧化膜由A12O3及少量的TiO2组成,膜层中TiAl2为主要成膜相.对TiAl合金的抗高温氧化性能起到一定的提高作用.     

TiAl合金与镍基高温合金钎焊连接研究现状

Ni基高温合金以其优异的性能，如较高的强度、良好的抗氧化及抗腐蚀能力等，在飞行器领域得到了广泛应用。TiAl系高温合金因其熔点高、比强度高、密度低、抗蠕变性能好等优点，被认为是制造航天器和飞机发动机最有前途的工程材料之一。采用TiAl合金与Ni基高温合金钎焊构件取代部分Ni基高温合金，能更好地满足飞行器高速化、轻量化的发展要求。综述了TiAl合金与镍基高温合金的钎焊技术研究现状，通过对现有TiAl合金与镍基高温合金焊接性研究的分析，介绍了包括Ti基钎料、Ni基钎料等钎焊材料的选取，阐述不同钎焊材料与钎焊工艺接头界面物相形成机理，指出TiAl合金与镍基高温合金钎焊技术研究与发展过程中存在的不足，并展望了TiAl合金与镍基高温合金钎焊技术未来发展方向，为TiAl合金与镍基高温合金钎焊连接的相关研究和工程应用提供理论依据和技术支撑。     

TiAl基合金表面Mo合金化试验研究

对TiAl基合金表面Mo合金化试验进行了研究,并对试验前后的TiAl进行了抗高温氧化性能测试。结果表明:TiAl表面Mo合金化后,在表面形成致密均匀的合金层,该合金层具有良好的抗高温氧化性能,能显著提高TiAl基合金的抗高温氧化能力。     

TiAl合金激光熔覆复合材料涂层耐磨性研究

利用预涂NiCr-Cr3C2复合粉末对γ-TiAl合金（简称TiAl合金）进行激光熔覆处理，制得了以Cr7C3、TiC硬质相为耐磨增强相，以γ-NiCrAl镍基固溶体为基体的复合材料涂层，研究了原始TiAl合金和激光熔覆涂层的室温和高温（600℃）滑动磨损性能，并讨论了原始TiAl合金和所制备涂层的室温和高温滑动磨损机理。结果表明：激光熔覆复合材料涂层均具有较好的室温和高温滑动磨损耐磨性。室温下涂层的耐磨性先随着其中硬质耐磨增强相体积分数的增加而提高，但当耐磨相体积分数过高时，由于涂层脆性增大，其耐磨性反而下降。     

γ-TiAl合金高温抗氧化涂层研究进展

TiAl基合金具有密度低、弹性模量大、比强度高等特点,是航空发动机用镍基高温合金最有竞争力的替代材料之一。本文从扩散渗、激光熔覆、双辉等离子渗金属、大气等离子喷涂、物理气相沉积等制备技术出发,概述了TiAl基合金高温抗氧化涂层的研究进展,并根据航空发动机性能持续提高对材料的高要求,提出了实现TiAl合金在先进发动机上应用的研究方向。     

TiAl合金表面激光重熔MCrAlY涂层热腐蚀性能

采用等离子喷涂技术在TiAl合金表面制备了MCrAlY涂层,并用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了TiAl合金、等离子喷涂MCrAlY涂层及激光重熔MCrAlY涂层850℃下75%Na₂SO₄+25%NaCl(质量分数)混合盐浸泡热腐蚀性能,分析了不同试样的热腐蚀破坏机理,并讨论了激光重熔处理对涂层热腐蚀性能的影响.结果表明,等离子喷涂MCrAlY涂层能显著提高TiAl合金的耐热腐蚀性能,经过激光重熔后可进一步提高其耐热腐蚀性能.MCrAlY涂层在高温熔盐中的热腐蚀发生的是表面氧化反应和内部硫化反应,主要生成Al₂O₃,Cr₂O₃,NiO,NiCr₂O₄,Ni₃S₂及CrS等腐蚀产物.     

等离子渗Mo提高TiAl基合金抗高温氧化性能的研究

研究了等离子渗Mo处理对Ti-46.5Al-1.0V-2.5Cr(原子分数)合金抗高温氧化性能的影响。结果表明:等离子渗Mo处理能显著提高TiAl基合金的抗高温氧化能力,这主要是因为TiAl基合金经等离子渗Mo处理后在表面形成含Ti-Al-Mo的致密合金层,该致密合金层具有良好的抗高温氧化性能。     

增材制造TiAl合金的研究现状及展望

TiAl合金具有高比强度以及优异的抗氧化、高温抗蠕变性能等优点,在航空航天等领域具有广阔的应用前景。然而,TiAl合金室温塑性差、加工成形困难,且传统制备TiAl合金技术效率低、成本高,严重制约了其工程应用。近年来,增材制造技术因其效率高、成本低等优点,在制备TiAl合金方面优势明显。本文首先介绍了TiAl合金的基本特性,然后分别从传统制备工艺、激光增材制造、电子束增材制造以及电弧增材制造几个方面综述了国内外制备TiAl合金技术的研究现状,总结了增材制造TiAl合金力学性能的研究进展及其改善方法,最后分析了增材制造TiAl合金技术的未来研究目标和发展趋势。     

TiAl基合金离子渗氮与耐磨性研究

对TiAl基合金高温离子渗氮后的显微组织、硬度、耐磨性进行了研究.结果表明：经高温离子渗氮处理后,TiAl基合金的渗层组织是由Ti2AlN、TiN和AlTi3化合物层与过渡层组成;对处理前后试样的表面硬度与耐磨性的研究显示,经不同工艺处理的试样其表面硬度和耐磨性显著提高.     

TiAl基合金离子渗氮与耐磨性研究

对TiAl基合金高温离子渗氮后的显微组织、硬度、耐磨性进行了研究。结果表明:经高温离子渗氮处理后,TiAl基合金的渗层组织是由Ti2AlN、TiN和AlTi3化合物层与过渡层组成;对处理前后试样的表面硬度与耐磨性的研究显示,经不同工艺处理的试样其表面硬度和耐磨性显著提高。     

激光熔覆制备高熵合金涂层的研究进展

介绍了传统高熵合金制备方法的局限性和激光熔覆技术的优势,主要从硬度、耐磨性、耐蚀性、高温性能、磁性能、电阻性能以及储氢性能方面综述了目前激光熔覆技术制备高性能高熵合金涂层的研究现状。展望了激光熔覆高熵合金涂层的应用前景和研究方向。     

激光熔覆镍基粉末涂层的研究

分析了激光熔覆表面处理技术对镍基自熔性合金粉末材料性能的要求，研究了合金粉末的化学成分、微观组织及熔覆层的性能，并对涂层的耐磨性进行了分析。     

γ—TiAl基合金的高温氧化性能及防护方法

γ－TiAl基合金密度低，并具有较高的高温强度，良好的抗氧化性能和抗蠕变能力，被认为是一种极具应用潜力的高温结构材料．但由于该合金的室温塑、韧性较差，限制了其在实际中的应用．对此，材料科学工作者进行了大量的研究，在不断加深对TiAl合金变形机理的了解基础上，采用合金化、不同的热处理工艺等手段，使得该合金的室温塑、韧性等均得到了一定的提高．然而，作为高温结构材料，对γ－TiAl基会金的高温性能的研究不容忽视．其中，高温氧化是TiAl合金高温下的一个重要失效模式，提高γ－TiAl合金高温氧化的极限温度也是提高该合金…     

NH4F溶液化学处理对γ-TiAl抗高温氧化性能的影响

采用NH4F溶液对γ-TiAl合金进行表面氟化处理,以提高TiAl合金的抗高温氧化性能.分别研究经过氟化处理和未处理试样在850和900℃时的高温氧化行为及NH4F溶液浓度对合金氧化层组织结构的影响.结果表明,经过NH4F溶液处理TiAl合金高温氧化层的组织比未处理合金更加致密,高温氧化抗力高于未处理合金的.850℃氧化时,TiAl合金氧化抗力随NH4F溶液浓度的增高而增加;900℃氧化时,TiAl合金氧化后的质量增量不随NH4F溶液浓度增加而改变.     

TiAl金属间化合物表面技术进展

TiAl合金具有低密度、高比强度、高比刚度、高弹性 模量、耐腐蚀和高温抗蠕变性好等优点，成为航空航天、工业燃气轮机以及汽车工业中最具潜力的高温结构材料.作为最接近实用化阶段的一类金属间化合物，须解决其抗高温氧化和耐磨性差的问题.本文综述了TiAl金属间化合物抗高温氧化和耐磨的表面技术最新进展.