合金元素对Nb-Ti-Al-C合金氧化行为的影响

利用真空非自耗电弧炉制备不同Al含量的Nb-25Ti-8C合金,研究Nb-Ti-Al-C合金的组织结构及其高温氧化行为。研究表明,Nb-25Ti-8C-(0,5,10)Al合金由Nbss和(Nb,Ti)C两相构成;Nb-25Ti-8C-15Al合金由Nbss、(Nb,Ti)C和Nb3Al三相构成。800~1000℃氧化过程中,合金氧化膜为由Nb2O5,Ti O2,Al2O3,Nb O2及Ti Nb2O7多种氧化物构成的混合氧化膜。Ti、Al活性元素可优先与氧发生选择性氧化,抑制氧化物Nb2O5生成,提高氧化膜致密度和合金抗氧化性,并且氧化温度越高,Al元素改善铌合金抗氧化性能效果越明显。Nb-25Ti-8C合金800℃氧化时表现出良好的抗氧化性能,1000℃氧化时Nb-25Ti-8C-x Al合金的抗氧化性能明显优于C-103。随氧化温度升高,氧化膜中Nb2O5含量增加,导致氧化膜与合金基体的内应力增大,引起外层氧化膜脱落。碳化物中C元素以CO2形式挥发导致氧化层表面形成氧化空洞。     

高温合金渗铝涂层抗高温氧化性能的研究

采用固体粉末包埋渗铝法，在K438高温合金表面制备渗铝涂层。对渗铝试样做了1000℃、500h高温氧化实验。实验结果表明：在氧化过程中，K438高温合金表面的涂层已转变成连续致密的α—Al2O3氧化膜、富Al的β-NiAl和富Ni的β—NiAl化合物层，氧化膜与基体合金粘附良好，在高温氧化过程中无明显剥落现象。随着氧化时间的增加，β相分解较慢，到500h时涂层仍具有良好的抗高温氧化性能。     

Ti65合金磷酸盐涂层抗高温氧化性能研究

目的通过表面涂层提高高温钛合金Ti65的抗高温氧化性能。方法采用喷涂法在Ti65合金基体上制备以磷酸铝为粘结剂、Al和Al/SiC为填料的两种磷酸盐抗高温氧化复合涂层。研究Ti65合金和涂层样品在650℃准等温、静态空气条件下的氧化动力学行为。用XRD和SEM/EDS分别对涂层样品氧化前后的物相组成、组织形貌和微区成分进行表征分析;用电子探针(EPMA)分析涂层样品的元素分布情况。结果650℃抗高温氧化实验结果表明,磷酸盐涂层样品的准等温氧化动力学曲线均符合抛物线规律,两种涂层样品的抛物线氧化速率常数kp分别为3.922×10^-2、1.768×10^-2 mg/(cm^2·h^1/2)和2.48×10^-2、3.385×10^-4 mg/(cm^2·h^1/2),均小于Ti65合金,氧化增重显著降低。以Al/SiC为填料的磷酸铝涂层的抗氧化性能最好,氧化1000 h,质量增加0.20 mg/cm^2,约为Ti65基体氧化增重(1.13 mg/cm^2)的1/6。微观分析结果表明,两种磷酸盐涂层样品在650℃准等温氧化后,涂层与基体形成扩散层,生成TiAl3金属间化合物,涂层表面均保持完好,没有裂纹和孔隙,有效阻止了氧元素向Ti65基体的扩散,保护基体不受氧化。结论磷酸盐涂层能有效阻止650℃温度下氧向Ti65合金基体的扩散,具有优异的抗高温氧化性能。     

Ti45Al8Nb0.5B0.2C合金的组织及高温氧化行为研究

研究了Ti45Al8Nb0.8B0.2C合金的组织及高温氧化行为。XRD、SEM、TEM及EDS分析表明,合金热等静压后的组织为γ和α2相组成的片层组织,片层团晶粒内部与层片团晶界处存在条状或点状白色相TiB2;高温淬火合金发生α→γm相变,在α+γ两相区时效合金组织由不同取向的细小层片和层片交界处的α2相组成。氧化增重实验及XRD、SEM分析表明,合金在900和1000℃氧化100h,氧化反应常数分别为0.00192和0.31637,幂指数分别为1.1381和2.0076。合金在900℃氧化100h后氧化层厚度大约为4μm,从外到内依次为:不连续的Al2O3层/Al2O3+TiO2混合层/富Nb层/基体。合金在1000℃氧化100h后氧化层厚度大约为5μm,从外到内依次为:TiO2/Al2O3+TiO2/氮化物层/基体。     

TiAl合金表面EB-PVD制备热障涂层及高温抗氧化性能

利用EB-PVD技术在Ti Al合金表面制备了扩散铝/YSZ热障涂层。采用SEM、EDS和XRD分析了涂层原始及高温氧化后的微观组织及相组成,并测试了高温氧化性能。结果表明:涂层表面YSZ层为致密柱状晶结构,由非平衡四方相t′-ZrO_2组成。Ti Al合金沉积了扩散铝/YSZ热障涂层后高温氧化性能显著提高,氧化动力学曲线呈对数变化规律,900℃高温氧化时,氧化速率为2.2×10~(-5) mg/cm~2·h。1000℃高温氧化时,氧化速率为1.14×10~(-3) mg/cm~2·h。在高温氧化过程中,粘结层与基体之间发生元素扩散,膜基界面消失。在面层与中间粘结层之间形成了均匀连续的热生长氧化物层TGO。     

包渗工艺制备TiAl合金表面Si-Y共渗层的组织和抗高温氧化性能（英文）

通过在1030,1080和1130℃下扩散共渗5h在TiAl合金表面制备Y改性的硅化物渗层,分析共渗层的显微组织及相组成,并对其高温抗氧化性能进行研究。结果表明:共渗温度对共渗层的组织有显著影响,在1080℃共渗5h所制备的共渗层由外向内依次为富Al的(Ti,Nb)_5Si_4和(Ti,Nb)_5Si_3表层、(Ti,Nb)Si_2外层、(Ti,Nb)_5Si_4和(Ti,Nb)_5Si_3中间层及γ-TiAl内层。1080℃共渗5h制备的共渗层在1000℃下具有良好的抗高温氧化性能,且渗层的氧化速率常数较基体的约降低了2个数量级。     

Nb-Ti-Al高温Nb合金氧化行为的研究

 用真空电弧熔炼制备了β(Nb-35Ti-6A1)和β+δ(Nb-30Ti-15A1、Nb-15Ti-11Al)Nb台金,研究了3种Nb合金1000℃静止空气中的连续氧化行为,采用金相显微镜、XRD和SEM分析了氧化膜的结构和组成.研究表明,由Nb2O5,金红石TiO2和-A12O3组成的混合氧化膜具有一定的保护作用,3种Nb-Ti-Al合金氧化动力学曲线均遵循抛物线规律;Nb-35Ti-6Al中的富Ti偏析区发生内氧化,而Nb-30Ti-15Al和Nb-15Ti-11Al中δ相的存在有利于降低氧在基体中的溶解和扩散,使β+δ两相合金的氧化性能优于β单相合金.     

Nb对TiNiAl合金高温氧化行为的影响

对Ti50Ni44Al6和Ti50Ni41Al6Nb3合金在1073K循环氧化行为的测试表明，Nb的加入显著改善合金的高温抗氧化性能．Ti50Ni44Al6合金在1073K经过100h循环氧化后形成外层以TiO2为主并含有少量Al2NiO4、内层为TiNiO3的氧化层，合金的氧化动力学服从线性规律；Ti50Ni41Al6Nb3合金生成以TiO2为主的氧化膜，在外氧化层下面形成了一层富Nb和Al的复合氧化物，显著阻碍氧以及合金元素的扩散，降低了合金的氧化速率，合金高温氧化动力学遵从抛物线规律．     

Ti50Al和Ti45Al8Nb合金高温初期氧化行为

利用SEM、XPS和AES研究了Ti50Al和Ti45Al8Nb(原子分数,%)合金在900 ℃空气中的初期氧化行为.结果表明:Nb的加入显著提高了合金的抗氧化性.氧化90 min后,Ti50Al合金表面为粗大的富TiO2颗粒,冷却过程中部分表层氧化膜脱落,脱落后内层为多孔、疏松的Ti和Al的混合氧化物(可能有氮化物);Ti45Al8Nb合金表面生成很薄的氧化膜,其外层为细小富Al2O3颗粒,Nb只存在于内层(富TiO2层)和混合层,在外层Al2O3内没有发现,Nb5 取代TiO2中的Ti4 ,降低氧空位浓度从而减慢氧的向内扩散,抑制TiO2的生成,同时促进了外层纯Al2O3层的形成,该层阻碍氧以及合金元素的进一步扩散.     

Ti_2AlNb合金表面等离子渗铝层的抗高温氧化性能

利用双辉等离子表面冶金技术在Ti2AlNb合金表面制备渗铝层,测定渗铝样品和空白样品在650,750和850℃下空气中的氧化增重动力学数据,通过线性拟合获取试样在不同温度下的氧化速率常数。采用SEM和XRD分析氧化膜的组成与结构。探讨高温下渗铝层提高Ti2AlNb合金抗高温氧化性能的机理。结果表明:双辉等离子渗Al后,在Ti2AlNb合金表面形成梯度渗铝层,显著地提高了Ti2AlNb合金在高温下的抗氧化性能。在各实验温度下,渗铝样品的氧化曲线近似呈抛物线规律,其平均氧化速率都低于所对照的空白样品。在850℃氧化100 h后,渗铝样品表面形成致密的保护性富Al2O3膜,有效地阻止膜层内部进一步氧化。中间的扩散层也起到保护基体、改善晶间脆性的作用。     

形状记忆合金Ti44Ni47Nb9的抗高温氧化性能

采用恒温氧化法，结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等手段，研究了Ti44Ni47Nb9形状记忆合金(SMA)的抗高温氧化性能．结果表明，Ti44Ni47Nb9合金在450℃下轻微氧化；600—800℃高温下氧化增重曲线符合抛物线规律，氧化膜外层主要是金红石型TiO2，中间为富Nb层，内层为富Ni的Ni3Ti层．研究表明，Ti44Ni47Nb9合金中的Nb元素减少了TiO2中的氧空位，形成的富Nb阻挡层，能有效地抑制Ti元素的外扩散，同时也阻挡了氧的内扩散，降低了氧的固溶度，从而抑制了Ni3Ti层中Ni元素的进一步氧化，提高了合金的抗高温氧化性能．     

合金元素对Co-Al-W合金高温氧化行为的影响

研究新型Co-Al-W合金在800和900℃空气中氧化动力学及元素Mo、Nb、Ta和Ti对合金高温氧化行为的影响。结果表明:在800℃氧化100 h后,Co-8.8Al-9.8W(摩尔分数,%)和Co-8.8Al-9.8W-2Ta合金的质量增加较小,表明其抗高温氧化能力较强;在900℃氧化时,Co-8.8Al-9.8W-2Mo、Co-8.8Al-9.8W-2Nb、Co-8.8Al-9.8W-2Ta和Co-8.8Al-9.8W-2Ti合金的质量增加小于Co-8.8Al-9.8W合金的,表明加入合金元素可以提高合金的抗高温氧化能力;在不同温度下,Co-Al-W合金氧化膜表面出现团聚、开裂和脱落现象;氧化膜分为3层,外层为Co3O4氧化物,中间层为W、Al和合金元素的复杂氧化物,内层为Co和Al的氧化物。从合金氧化动力学曲线来看,在800℃时合金元素增强Co-Al-W合金抗高温氧化能力由强至弱依次为Ta、Ti、Mo、Nb;在900℃时按Ti、Ta、Mo、Nb顺序依次减弱。     

CeO2颗粒对铌合金表面镀渗复合涂层抗氧化性能的影响

为了提高铌合金的高温抗氧化性,采用化学镀结合包埋渗技术在铌合金表面制备了含有CeO_2颗粒的复合涂层,研究了复合涂层的微观结构和高温抗氧化性能。结果表明,不含CeO_2的Al/Ni涂层以NiAl相为主,Al/Ni-CeO_2涂层则含NiAl、NiAl_3、Al3Nb和CeO_2等相。经1000℃氧化测试,Al/Ni复合涂层氧化50 h后增重为8.0 mg/cm~2,表面主要生成Al_2O_3、AlNbO_4相;Al/Ni-CeO_2复合涂层50 h后氧化增重为4.0 mg/cm~2,表面以Al_2O_3、CeO_2、NiAl、NiAl_3、Al3Nb、AlNbO_4相为主。高温氧化后,2种涂层样品表面均生成连续致密的Al_2O_3膜,涂层与基体结合良好;含CeO_2的涂层,其稀土氧化物主要在Ni膜拖拽力作用下富集于涂层互扩散区。稀土氧化物颗粒的添加细化涂层组织,降低涂层中Al元素的消耗,填补涂层中的孔洞,增强了氧化膜与涂层的粘附力,有效提高了涂层的抗氧化性。     

硬质合金表面Ti-Al-Zr-Cr-N系复合膜的抗高温氧化性

采用多弧离子镀技术和Ti-Al-Zr合金靶及Cr单质靶,在WC-8%Co硬质合金基体上制备出(Ti,Al,Zr,Cr)N多元单层膜和TiAlZrCr/(Ti,Al,Zr,Cr)N多元梯度膜。对两种薄膜进行了600,700,800和900℃短时(4 h)的氧化实验及600和700℃长时(100 h)的循环氧化实验,并利用SEM和XRD分析了试样表面的氧化膜。结果表明,在短时氧化条件下,(Ti,Al,Zr,Cr)N单层膜和TiAlZrCr/(Ti,Al,Zr,Cr)N梯度膜分别在700和800℃时具有良好的抗高温氧化性;而在长时氧化条件下,其抗高温循环氧化温度分别为600和700℃。     

电泳共沉积NiCoCrAlY粘结层制备及抗高温氧化研究

目的 分析研究Ni基合金与粘结层之间的扩散和界面反应规律,以及其对热障涂层的抗高温氧化性能和工作寿命的影响.方法 采用电泳共沉积、真空致密化处理,在K17镍基高温合金表面制备NiCoCrAlY粘结涂层,并进行1000℃×100 h抗高温氧化实验,采用XRD、SEM、EDS分析NiCoCrAlY粘结涂层在高温氧化过程中合金元素的扩散规律.结果 高温氧化动力学曲线表明,氧化100 h制备的NiCoCrAlY粘结涂层的氧化速率为17.2134 mg/cm2,远低于K17镍基高温合金的.Ni由涂层向基体内扩散,Cr和Co向外扩散,Al向界面处扩散.电泳沉积制备的NiCoCrAlY粘结层经真空致密化处理后,涂层均匀、致密,粘结层主要由Ni3 Al、Al3 Y5 O12、Cr23 C6以及α-Al2 O3等组成.结论 NiCoCrAlY粘结涂层的抗高温氧化性高于K17镍基高温合金,在高温氧化过程中,α-Al2 O3氧化膜提高了NiCoCrAlY粘结涂层的高温抗氧化性.Ti主要来自基体的缺陷中,随着高温氧化作用,获得了由基体向外扩散所需要的能量,并且同时与氧反应生成TiO,TiO容易在粘结层表面形成泡状物质,Ti的扩散对粘结层的致密度与均匀度造成一定的影响.     

Nb/Mn/Si合金化的β-γ钛铝合金循环氧化行为（英文）

利用扫描电子显微镜、电子探针、电子背散射衍射和X射线衍射,研究Ti42Al1.5Mn3Nb0.1B合金和Ti42Al1.5Mn3Nb0.1B0.2C0.2Si合金在750～850℃下的循环氧化行为。两种合金的氧化增质曲线大致符合抛物线规律,且在800℃的氧化速率常数较Ti42Al5Mn1W合金的降低。在所有的实验温度下,两种合金表面都生成保护性良好的氧化膜,没有开裂或剥落发生。Nb的添加会抑制TiO₂的生长,促进Al的选择性氧化,使合金形成致密的Al₂O₃层。另外,微量Si元素的添加进一步提高合金的抗氧化性,使其生成更为致密的Al2O3层,在氧化过程中进一步抑制氧的内扩散,降低合金的氧化增质,且其效果在高温下更加明显。     

Ni-Al涂层对Ti-22Al-26Nb合金抗氧化性能的影响

采用爆炸喷涂技术在Ti-22Al-26Nb(原子分数,％)基体上制备了Ni-68．5Al(原子分数,％)合金涂层,涂层在退火后与基体结合良好．XRD分析表明,退火后涂层主要由β-NiAl以及少量Al3Ti和Al3Nb组成．研究了Ni—Al涂层对Ti-22Al-26Nb合金在800℃静态空气中氧化性能的影响．Ti-22Al-26Nb合金氧化后主要生成了疏松多孔的TiO2,其抗高温氧化性能很差．施加Ni—Al涂层后,高温下生成了一层致密的Al2O3,氧化动力学曲线满足抛物线规律,抗氧化性能显著提高．     

铸造Ti60氧化形貌的研究

为了研究铸造Ti60的高温氧化形貌,采用熔铸法制备了Ti60合金铸锭,并利用金相显微镜、电子天平、SEM研究了铸态Ti60的金相组织,在不同加热温度保温5 h的氧化增重和表面形貌.结果表明,铸态Ti60的金相组织为针状(α+β)+少量富钕颗粒;在700℃-1 100℃,随着加热温度的升高,铸造Ti60氧化加重,形成氧化钛膜;700℃-900℃,试样增重只有0.110%-0.609%;1 100℃氧化增重严重,达到9.137%;钛的氧化增重为吸氧.铸态Ti60试样表面形貌,700℃氧化钛膜很薄较致密;900℃试样表面有较多的白色颗粒和少量腐蚀坑,表面不致密;1 000℃形成片状和块状TiO2;1 100℃氧化层为厚大块状的TiO2.氧化过程为高温时,氧化膜粗大变得疏松多孔,氧通过氧化膜扩散进基体.     

预氧化温度对GH3128合金抗高温循环氧化性能的影响

采用热重法并结合SEM、EDAX等分析手段,研究了预氧化温度对GH3128合金抗高温(1100℃)循环氧化性能的影响。结果表明:在适当温度下进行预氧化处理可有效提高合金的抗高温循环氧化性能。GH3128合金经预氧化处理后抗高温循环氧化性能的优劣主要取决于两种因素的综合作用,其一是合金表面元素Cr的选择性氧化,形成致密均匀的保护性预氧化膜,提高合金抗高温循环氧化性能;其二是合金中元素Ti、Cr的晶界偏析加剧,加速晶界氧化并导致显微裂纹等缺陷产生,降低合金的抗高温循环氧化性能。900℃预氧化处理的GH3128合金试样具有最佳的抗高温循环氧化性能,该温度下预氧化膜形成较好且合金元素Ti、Cr的晶界偏析作用相对较弱。     

γ-TiAl表面NiCrAlY/Al复合涂层的高温氧化行为

采用磁控溅射和电弧离子镀技术在γ-TiAl合金表面制备NiCrAlY/Al复合涂层,研究了复合涂层对提高γ-TiAl合金抗高温氧化性能的作用机理。经950℃恒温氧化100 h后,涂层表面未发现裂纹和脱落,涂层试样氧化增重值较基体大幅减小。对氧化层进行了SEM、EDS和XRD分析,结果表明无保护涂层的基体γ-TiAl合金表层疏松多孔,无法抵抗高温环境下氧气对基体合金的侵蚀。复合涂层表面的NiCrAlY镀层在氧化过程中形成了Cr2O3,α-Al2O3和β-NiAl相组成的致密防护涂层,阻隔了氧气与基体的接触,中间的Al层为表层持续生成Al2O3提供了Al源。NiCrAlY/Al复合涂层显著提高了基体在950℃下的抗高温氧化性能。