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。     

Oxidation and tribological properties of anodized Ti45Al8.5Nb alloy

The oxidation performance and tribological properties of the anodized Ti45Al8.5Nb were investigated. Anodization was performed in ethylene glycol containing 0.15 mol/L NH₄F. Results showed that the anodized Ti45Al8.5Nb alloy exhibited good resistance against oxidation. After 100 h oxidation at 1000 °C, the mass gain of the anodized Ti45Al8.5Nb alloy was only 0.37 mg/cm². This is attributed to the generation of protective oxide scale. On the other hand, the hardness and elastic modulus of the anodized Ti45Al8.5Nb alloy decreased and then increased with the prolonging of thermal exposure due to the generation of the Al₂O₃-enriched outermost oxide layer.     

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.     

Al对高温合金高温抗氧化性能的影响

通过加入Al改善高温合金氧化膜的稳定性,并辅以微量强化元素Nb与合理的热处理工艺来提高高温合金抗氧化性。在真空感应熔炼炉中熔炼合金,利用扫描电镜、X射线衍射仪研究了Al元素对高温抗氧化性能的影响。结果表明:Al的加入提高了钢的抗氧化性,但含5%Al试样的氧化膜表面出现大量裂纹;合金氧化膜主要是由Cr2O3和具有尖晶石结构的FeCr2O4、Fe3O4以及少量Al3Fe5O12组成。     

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。     

TC4 合金表面微弧氧化制备抗高温氧化涂层

目的寻求最佳的微弧氧化工艺参数,提高钛合金的高温抗氧化性能。方法进行3因素3水平正交试验(3因素包括电压、氧化反应时间和电解液浓度),通过XRD和SEM表征微弧氧化涂层的物相和显微结构,采用650℃×100 h循环氧化试验评价涂层的抗高温氧化性能,最终利用极差分析法分析各因素对涂层试样氧化增重的影响主次,并得到最优参数组合。利用回归分析建立氧化增重与试验各参数之间的数学模型,并分析模型的显著性。结果不同工艺参数下制得的微弧氧化涂层表面形貌特征不同,涂层物相以金红石相和锐钛矿相二氧化钛为主。3个因素对涂层抗高温氧化性的影响由大到小依次为:电压时间电解液浓度。建立的氧化增重W与各参数(电压V、反应时间t、电解液浓度E)间的二次函数方程模型为:W=0.008 39(V-396.6)+0.1698t-64.5E-0.000 108(V-396.6)2-0.0044t2+700E2+0.0017。结论最佳参数组合为:电压480 V,时间25 min,电解液浓度0.04 mol/L。通过回归分析得到的氧化增重与各参数间的数学模型显著。     

Ti6Al4V合金激光熔覆NiMoSi复合涂层的高温抗氧化性能

为提高Ti6Al4V合金的高温抗氧化性能,以Ni-48%Mo-32%Si混合粉末为原料,采用激光熔覆技术在Ti6Al4V合金表面制备复合涂层,分析涂层物相、组织结构、高温抗氧化性能及抗磨损性能,并讨论相关机理。结果表明：复合涂层中无裂纹,与基体实现了良好的冶金结合;硬质相Ti₅Si₃、MoSi₂和Mo₅Si₃均匀分布于基体α-Ti、NiTi中。经恒温800 ℃氧化100 h后,复合涂层的氧化膜主要由TiO₂、SiO₂和NiO组成,结构连续致密,表现出较好的高温抗氧化性能。而Ti6Al4V合金氧化膜主要为疏松TiO₂,表面氧化严重;氧化后,复合涂层和基体的单位面积增重分别为1.31和23.38 mg/cm²;复合涂层和基体的摩擦因数分为0.44和0.52、磨损率分别为16.2×10^-5和22.6×10^-5mm³/Nm,复合涂层的摩擦学性能亦有明显提高。     

热氧化温度对Ti6Al4V耐磨性的影响

在873~1023 K保温10 h条件下对Ti6Al4V进行热氧化处理。采用X射线衍射仪,辉光光谱分析仪和光学显微镜分析热氧化层的特征。借助MFT-R4000往复式摩擦磨损试验机研究热氧化温度对Ti6Al4V耐磨性的影响。结果表明:Ti6Al4V表面的热氧化层均匀、连续;热氧化温度对氧化层的形成、表面硬度和耐磨性有显著影响;973 K获得的氧化层表面硬度最高,磨损失重最低,磨痕宽度最小,耐磨性能最好。     

不锈钢热浸镀铝后的抗氧化性能

通过对普通奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti热浸镀铝（Al）＋混合稀土（RE）,分析了热浸镀铝不锈钢的高温长时间（500h）抗氧化性能。结果表明,热浸镀铝不锈钢在700℃、800℃的氧化增重较相同条件下未镀铝不锈钢的氧化增重高;1000℃氧化时,在热浸镀铝不锈钢的表面生成完整的α－Al2O3,使镀件表现出良好的长时间抗氧化性能,因而可以在此温度下长期使用。     

预氧化处理对钛合金抗高温氧化行为的影响

研究了预氧化处理对Ti06Al-4V合金在600℃空气中高温氧化行为的影响。利用XRD和SEM对氧化层表面形貌、相组成及氧化层断面组织结构进行分析。结果表明：预氧化处理的钛合金表面形成了较为致密的Al2O3和TiO2氧化膜，在氧化试验过程中，不仅改变合金的氧化机制，合金由高温氧化时氧向内部扩散为主转变为钛原子向外扩散为主，而且明显降低了合金的氧化速率，提高了氧化膜的粘附性和抗剥落能力。     

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．     

Thermal cycling of Ti46Al8Nb1B

The effects of thermal cycling on the mechanical properties and microstructure of a TiAl-based alloy (Ti46Al8Nb1B) have been investigated for samples with and without an imposed external stress. The temperature range (300–800 °C) and stress (0 or 300 MPa) were chosen to reflect likely industrial usage. Unstressed samples showed no significant effect of thermal cycling. Thermal cycling with external stress is found to reduce the yield stress, ductility and UTS and to increase the amount of primary creep. The microstructural changes include dislocation and twin generation, ₂/γ ledge formation, dissolution of ₂ lamellae and microcrack formation. The changes in mechanical properties are interpreted in terms of the changes in microstructure.     

表面微晶化对Fe_3Al抗高温氧化性能的影响

研究了高能量密度等离子体表面微晶化处理对Ｆｅ３Ａｌ在１０００℃空气中氧化动力学及氧化膜结构和性质的影响。结果表明，表面微晶化使氧化物形核率极大提高，形成了薄而致密的微晶氧化膜，缩短了过渡氧化时间，促进了合金中Ａｌ的选择氧化，改善了氧化膜的塑性和粘附性，显著提高了Ｆｅ３Ａｌ的抗高温氧化性能。     

(Ti,Al)N梯度涂层高温氧化表面形貌分析

利用MIP-8-800型电弧离子镀设备，在发动机压气机叶片材料1Cr11Ni2W2MoV不锈钢表面沉积了(Ti1-xAlx)N梯度纳米涂层。对其进行了700℃不同何温时间高温氧化性能实验。采用XL-30FEG型扫描电子显微镜对氧化后的涂层表面进行了观察分析。观察结果表明，(Ti1-xAlx)N梯度纳米涂层中，当x≥0．25时，所形成的A12O3氧化层是致密完整连续的，具有良好的抗高温氧化性能。     

Ti811合金的高温氧化行为

利用扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜,研究了Ti811合金在700～900℃的静止空气中的氧化行为,分析氧化时间、温度等因素对合金氧化动力学行为的影响.结果表明,合金的氧化动力学曲线主要为抛物线类型;低温短时氧化时,铝的热力学优势占主导,高温长时氧化时,钛的氧化动力学优势占主导;氧化皮与被氧化金属之间、氧化皮不同层次及复杂混合型氧化皮中不同相之间,由于结构上存在差异,将在界面上产生结构内应力,使氧化皮发生开裂或剥落.     

铝对马氏体抗磨耐热钢高温抗氧化性能的影响

通过650℃和800℃下的氧化增重测量、氧化动力学分析、氧化膜XRD分析和氧化膜表面EDS分析,研究了铝对马氏体抗磨耐热钢高温抗氧化性能的影响规律。结果表明:随着含铝量的增加,抗磨耐热钢的氧化增重不断减小。含铝量为1.97%时,试样在650℃下的平均氧化速率为0.009 5 g·m-2·h-1,在800℃下的平均氧化速率为0.028 5 g·m-2·h-1,氧化产物由Al2O3、Cr2O3、Fe(Cr Al)2O3和Fe(Cr Al)2O4组成。铝含量大于1.47%时,Al2O3氧化膜连续且致密,试样在650℃和800℃下均为完全抗氧化钢。     

45钢表面Ni20合金激光熔覆层的组织及抗高温氧化性能

利用激光熔覆技术在45钢表面制备了Ni20合金熔覆层,研究了涂层的相组成、组织结构及抗高温氧化性能。结果表明:熔覆层与基体形成了良好的冶金结合;熔覆层组织具有定向凝固特征,且晶粒生长方向垂直于界面,主要由CrNiFeC,Fe3Ni2,Ni3Cr2等相组成;Ni20合金熔覆层在高温氧化时形成了致密的氧化膜,因而提高了基体材料的抗高温氧化性能。     

Microstructures and tensile properties of massively transformed and aged Ti46Al8Nb and Ti46Al8Ta alloys

Fully massively transformed samples of Ti46Al8Nb and Ti46Al8Ta have been HIPped (hot isostatically pressed) in the (α + γ) phase field in order to generate a fine convoluted microstructure and their tensile properties compared with those of samples with coarse lamellar microstructure. It has been found that the yield strengths and ductilities of the microstructurally refined samples were significantly improved with respect to those with coarse microstructures. The proof stresses of the microstructurally refined samples of the Ta- and Nb-containing alloys were almost identical (550 MPa) but the ductility in the Ta-containing alloy is about double that of the Nb-containing alloy, reaching values of up to 1.1% plastic strain. However, there is significant scatter in the elongation in both alloys, which in the case of the Ta-containing alloy has been shown to be associated with segregation which hinders the massive transformation and leads to the formation of some large grains. These observations are discussed in terms of the practicality of using massively transformed and heat-treated cast alloys in engineering components and in terms of the factors controlling the tensile behaviour.     

铌合金表面高温抗氧化涂层

介绍了铌合金表面高温抗氧化涂层的4大体系——耐热合金涂层、铝化物涂层、硅化物涂层和贵金属涂层的组成、特点及制备条件。我国研究人员围绕飞机发动机涡轮叶片和火箭发动机燃烧室及尾气喷管用铌合金的防护进行了大量研究工作，研制的高温抗氧化涂层已经用于49kN推力发动机铌合围裙和姿态控制铌合金喷管。通过研究认为，PVD和传统熔烧工艺相结合的新工艺及纳米涂层技术是今后铌合金表面高温涂层制备的研究方向。     

DEFORMATION STRUCTURES IN A Ti45Al 10Nb ALLOY AT ROOM TEMPERATURE

１　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ａｎｕｍｂｅｒｏｆｐａｐｅｒｓｈａｖｅｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＴｉＡｌｂａｓｅａｌｌｏｙｓｉｎａｎａｔｔｅｍｐｔｔｏｉｍｐｒｏｖｅｉｔｓｄｕｃｔｉｌｉｔｙ［１－６］．ＩｔｈａｓｂｅｅｎｃｌａｉｍｅｄｔｈａｔｔｈｅｈｉｇｈＣＲＳＳｆｏｒ〈１１０］ｏｒｄｉｎａｒｙｓｌｉｐｉｎＡｌｒｉｃｈｓｉｎｇｌｅｐｈａｓｅＴｉＡｌａｌｌｏｙｓｉｓｒｅｓｐｏｎｓｉｂｌｅｆｏｒｔｈｅｉｒｌａｃｋｏｆｄｕｃｔｉｌｉｔ…