TiAl金属间化合物的高温氧化与防护研究进展

ＴｉＡｌ金属间化合物在高温下形成Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２混合氧化膜，抗氧化能力较差，耐施加合适的防护涂层。本文综合评述ＴｉＡｌ金属间化合物的高温氧化机理，合金元素、表面处理及防护涂层对其抗氧化性能的影响。     

TiAl基合金的高温氧化及其保护

TiAl基金属间化合物由于其密度低、高温性能好,越来越受到人们的重视.简单介绍了TiAl基合金研究的重点以及研究现状,对TiAl系合金高温氧化机理进行了分析,重点讨论了高温防护涂层发展过程,并简要评述了涂层今后的研究方向     

元素Al的波动对TiAl高温氧化行为的影响

用热重分析 (TGA)法研究了 Ti- 5 0± 2 Al(at% )在各种条件下 10 0 h内的高温氧化行为。结果显示 :Ti Al基合金在总体上随 Al含量的增大、其氧化增重 (Δ M)有减小的趋势 ,但中间成分 Ti- 5 0 Al合金的 ΔM在不同条件下 (尤其是氧化环境较为苛刻时 )会有所波动。Ti- 48Al的抗氧化性不如 Ti- 5 2 Al的原因在于后者氧化表层中 Al2 O3含量增加 ,而 Al2 O3中离子扩散系数小 ,阻碍了反应离子的互扩散 ,从而减缓了反应速度。 Ti Al的氧化动力学规律对 Al波动不甚敏感 ,但对氧化条件敏感。表面氧化物基本组成为 (Ti O2 +Al2 O3)。     

微晶化对TiAl抗高温氧化性能的影响

研究了微晶化对TiAl金属间化合物在800～900℃抗恒温及循环氧化性能的影响铸态和微晶TiAl在800～900℃下均形成TiO2和Al2O3的复合氧化物膜，恒温氧化动力学均近似服从抛物线规律，微晶化对TiAl的恒温氧化性能无明显影响，但微晶化通过改善氧化膜的粘附性提高了TiAl的抗循环氧化能力     

TiAl金属间化合物高温抗氧化研究进展

TiAl金属间化合物以其密度低，熔点高及高温强度较高而成为重要的结构材料，并应用于诸如汽车，飞机发动机部件，然而，其高温下抗氧化性能不足是亟待解决的关键问题之一，从TiAl高温氧化机理，添加合金元素作用以及表面技术的应用三个方面，论述了TiAl高温抗氧化研究进展，讨论了等离子渗Nb大幅度改善TiAl高温抗氧化性能的作用机制。     

TiAl合金微弧氧化陶瓷层高温特性的研究

为提高TiAl合金的抗高温氧化性能,采用微弧氧化技术,对TiAl合金表面生成的微弧氧化陶瓷层在高温循环氧化条件下的氧化动力学进行了研究.结果表明,经过微弧氧化处理试样的高温氧化动力学曲线呈抛物线规律,其表面的陶瓷氧化膜具有保护性;微弧氧化后TiAl合金的使用温度可提高到1000 ℃;微弧氧化陶瓷层中的SiO2能有效抑制Al2TiO5在高温下的分解,从而改善了TiAl合金的抗高温氧化性.     

TiAl基合金表面改性对高温抗氧化性的影响

研究了渗碳处理ＴｉＡｌ基合金试样的高温氧化行为，发现渗碳处理可以在ＴｉＡｌ基合金试样表层形成致密的多层结构的渗碳层，并发生表层Ａｌ、Ｔｉ重新分配。致密的渗碳层具有良好的高温抗氧化性和高温热稳定性，同时，Ｔｉ、Ａｌ重新分配形成的富Ａｌ最外层也能进一步提高合金的抗氧化性。     

Sb对改善TiAl基合金高温抗氧化性的影响

通过循环氧化试验研究了ＴｉＡｌ－Ｓｂ合金的抗氧化性，发现，Ｓｂ的添加，能够明显的提高ＴｉＡｌ基合金的抗高温氧化能力，ＴｉＡｌ＋Ｓｂ合金高温抗氧化性的改善归因于Ｓｂ的存在促进了试样表面形成致密的Ａｌ２Ｏ３层。     

发动机用TiAl表面双辉等离子制备W-Mo合金层及其高温氧化行为

目前采用双辉等离子表面合金化技术在TiAl合金表面制备W-Mo涂层的研究不多。通过SEM与XRD等测试手段,研究双辉等离子表面合金化技术在TiAl基体表面制得的W-Mo合金涂层在780℃温度下的氧化行为。研究结果表明:W-Mo改性合金在初期氧化阶段快速氧化增重,经过100 h氧化后,试样增重5.2 mg/cm2,有效改善了TiAl基体的高温抗氧化性能。W-Mo合金涂层对氧气扩散起到阻碍作用,使TiAl基体抗高温氧化性能获得显著提升。氧化处理后合金涂层表面未发生改变,形成了致密、均匀的氧化膜层。TiAl基体经100 h氧化后表面氧化膜主要是一种柱状晶结构,TiAl基体氧化产物包括金红石型TiO2以及刚玉2种成分。     

TiAl的抗环境性研究

ＴｉＡｌ吸氢量小,抗高温吸氢性优异。与镍基合金相比,ＴｉＡｌ抗燃气热腐蚀性及抗熔盐热腐蚀性均较好。ＴｉＡｌ的抗氧化性有限,未经表面改性处理时在８００℃以上尚不足以使用。合金化元素、显微组织、机械载荷、表面状态等均可影响ＴｉＡｌ的高温氧化行为。     

Nb-TiAl 金属间化合物研究现状

论述了Ｎｂ－ＴｉＡｌ系金属间化合物在高温强度及抗氧化性方面已取得的进展。高熔点组元Ｎｂ提高了合金的熔点和有序温度,从而使合金的使用温度达到９００℃以上。该体系合金显示出来的潜力具有代替Ｎｉ基合金的趋势。     

铝材微弧氧化功率与表面粗糙度的关系

在实际工业应用中,对不同的产品表面粗糙度有不同的要求,因此,在利用表面处理技术对产品进行表面处理时,其对产品表面粗糙度的影响成为必须考虑的因素.采用微弧氧化技术,以LY12铝合金为试验样品,通过改变不同的微弧氧化功率,制备相应的铝合金陶瓷膜,分别对陶瓷膜进行SEM分析及表面粗糙度测量,得出铝合金陶瓷膜表面粗糙度随微弧氧化功率的变化曲线,研究了氧化功率对铝合金陶瓷膜表面粗糙度的影响.结果表明:微弧氧化功率对铝合金陶瓷膜表面粗糙度的影响非常明显,随着微弧氧化功率的提高,陶瓷膜粗糙度随之增大.并从机理方面进一步做了分析.     

添加剂对TiAl合金微弧氧化膜耐磨性的影响

研究了硅酸盐溶液中柠檬酸钠、钨酸钠、石墨等添加剂对陶瓷层形成过程和微弧氧化层摩擦磨损性能的影响.实验结果表明,柠檬酸钠能降低氧化过程的起弧电压,减缓反应速度,使微弧氧化膜更加致密;加入石墨能降低膜层的摩擦系数,起到润滑作用;随着电解液中钨酸钠含量的增加,氧化膜的耐磨性提高.     

化学热处理表面改性对TiAl基合金抗高温氧化性能的影响EI

研究了渗碳处理对Ｔｉ－４８Ａｌ－２Ｃｒ－２Ｎｂ（ａｔ．％）合金高温循环氧化性的影响。试验发现，表面渗碳处理能够显著地改善ＴｉＡｌ基合金抗高温氧化能力。使用ＳＥＭ、波谱分析、能谱分析和Ｘ射线衍射分析，研究了渗碳处理提高ＴｉＡｌ基合金抗高温氧化性能的机理。