加入10%Si对阴极电弧蒸镀TiAlSiN涂层的影响（英文）

研究加入10%Si(摩尔分数)对Ti Al Si N涂层的影响。采用阴极电弧蒸镀在WC-Co基体上沉积Ti_(0.5)Al_(0.5)N、Ti_(0.5)Al_(0.4)Si_(0.1)N和Ti_(0.55)Al_(0.35)Si_(0.1)N涂层,通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、纳米压痕测量和划痕试验研究涂层的显微组织和力学性能,探讨Si对涂层的性能和结合失效模式的影响机理。结果表明:加入10%Si后,涂层中形成非晶Si_3N_4包覆(Ti,Al,Si)N纳米晶的纳米复合结构。TiAlSiN涂层的硬度和韧性升高,但结合强度下降。与Ti_(0.55)Al_(0.35)Si_(0.1)N涂层相比,Ti_(0.5)Al_(0.4)Si_(0.1)N涂层的硬度较高但韧性较低。TiAlN涂层由于韧性低、界面结合强,因此结合失效模式以楔形剥落为主。Ti AlS iN涂层由于韧性改善、但界面结合变差,因此结合失效模式以屈曲剥落为主。     

Si、Cr的加入对TiAlN涂层热稳定性能的影响

采用阴极电弧蒸镀在WC-Co硬质合金基体上沉积Ti_(0.45)Al_(0.55N)、Ti_(0.35)Al_(0.55)Si_(0.1)N和Ti_(0.3)Al_(0.55)Cr_(0.15)N涂层,并在900℃下对涂层试样真空退火30 min和120 min。采用X射线衍射仪和显微维氏硬度计分析比较退火前后涂层的物相及硬度,研究Si、Cr的加入对Ti Al N涂层热稳定性能的影响。结果表明:在Ti Al N涂层中加入Si、Cr后涂层的硬度增加。900℃退火后,Ti_(0.45)Al_(0.55)N涂层的硬度逐渐下降,Ti_(0.35)Al_(0.55)Si_(0.1)N和Ti_(0.3)Al_(0.55)Cr_(0.15)N涂层的硬度则呈上升趋势,并且Ti_(0.3)Al_(0.55)Cr_(0.15)N涂层的硬度始终保持最高,而Ti_(0.45)Al_(0.55)N涂层的硬度最低。Si、Cr的加入能推迟涂层退火过程中软质的密排六方Al N相的形成,Cr还能延缓面心立方(TiAl)N相的调幅分解。Si、Cr的加入有效改善TiAlN涂层的热稳定性能,Ti_(0.3)Al_(0.55)Cr_(0.15)N涂层的热稳定性优于Ti_(0.35)Al_(0.55)Si_(0.1)N。     

Al含量对TiAlN涂层的组织和抗氧化性能的影响

采用阴极电弧蒸发镀在WC-Co硬质合金基体表面沉积两种不同Al含量的(Ti_(1-x)Al_x)N涂层,比较了(Ti_(0.4)Al_(0.6))N涂层和(Ti_(0.55)Al_(0.45))N涂层的组织和抗氧化性能。结果表明:两种涂层的主要相都是呈NaCl型面心立方结构的TiN。(Ti_(0.4)Al_(0.6))N涂层晶格常数较小,固溶强化作用较大,具有较高的硬度。与(Ti_(0.55)Al_(0.45))N涂层相比,(Ti_(0.4)Al_(0.6))N涂层900℃氧化后增重较少。XRD和SEM分析结果表明氧化后TiAlN涂层会形成Al_2O_3和TiO_2氧化物,且Al_2O_3对涂层中TiO_2析出有抑制作用,氧化后Al含量较高的(Ti_(0.4)Al_(0.6))N涂层的Al_2O_3和TiO_2含量较低,表面的氧化物颗粒尺寸也较小。(Ti_(0.4)Al_(0.6))N涂层抗氧化性能优于(Ti_(0.55)Al_(0.45))N涂层。     

Ti3Al基合金在700～850℃空气中的循环氧化行为

研究了2种成分相近的Ti3Al基合金(Ti-24Al-14Nb-3V-0.5Mo-0.3Si(摩尔分数)及Ti-24Al-14Nb-3V-0.5Mo-0.6Si在700～850℃空气中的循环氧化行为;重点考察了合金的循环氧化动力学行为;结合SEM/EDX及EPMA分析了循环氧化后样品的表面、断面微观形貌及断面成膜元素面分布.结果表明:2种合金在各氧化温度下表面生成了Al2O3和TiO2混合氧化物,Al2O3主要分布在最外层;在700℃下2种合金具有较好的抗循环氧化性能,而在800℃及以上的温度条件下,表面氧化膜易于开裂和剥落;合金在较高温度下表面氧化膜失效方式为膜层中微裂纹的复合及由于这一过程的反复进行而导致的氧化膜间物理分层开裂.     

热处理对β钛合金微弧氧化膜特性的影响

通过对Ti-3.5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0.5Fe合金进行热处理,研究热处理工艺对该合金的相组成和电阻率的影响以及对氧化膜的厚度、粗糙度、微观形貌及相组成的影响。结果表明,通过热处理改变Ti-3.5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0.5Fe合金的相组成,热处理后试样的电阻率小幅降低;经850℃固溶热处理后所获微弧氧化膜的厚度和粗糙度最小,分别为48.3和7.45μm;微弧氧化膜微观形貌显示,经750和850℃固溶热处理后的试样,在微弧氧化后,其膜层表面裂纹较少,并且致密;微弧氧化膜主要的组成相为金红石相TiO_2和锐钛矿相TiO_2。     

Influences of Fe and B on the Columnar Structure of Ti-46Al Alloys

对利用非自耗电弧熔炼设备得到的Ti-46Al,Ti-46Al-0.3B,Ti-46Al-0.5B,Ti-46Al-2Fe,Ti-46Al-2Fe-0.3B和Ti-46Al-2Fe-0.5B合金的凝固组织进行了研究。结果表明,铸态TiAl基合金的宏观组织为典型的柱状晶组织,而且平均柱状晶直径随着Fe和B元素的加入显著减小。其中,Ti-46Al-2Fe-0.5B合金的柱状晶直径最小。B元素可以显著地细化TiAl基合金的柱状晶组织和枝晶组织,这主要是由于B元素的添加可以显著增加固液界面前沿的成分过冷度从而细化TiAl基合金的凝固组织。而且,Fe元素的添加还可以显著地提高B元素对TiAl基合金的柱状晶组织的细化效果。     

Fe和B元素对Ti-46Al合金柱状晶组织的影响(英文)

对利用非自耗电弧熔炼设备得到的Ti-46Al,Ti-46Al-0.3B,Ti-46Al-0.5B,Ti-46Al-2Fe,Ti-46Al-2Fe-0.3B和Ti-46Al-2Fe-0.5B合金的凝固组织进行了研究。结果表明,铸态TiAl基合金的宏观组织为典型的柱状晶组织,而且平均柱状晶直径随着Fe和B元素的加入显著减小。其中,Ti-46Al-2Fe-0.5B合金的柱状晶直径最小。B元素可以显著地细化TiAl基合金的柱状晶组织和枝晶组织,这主要是由于B元素的添加可以显著增加固液界面前沿的成分过冷度从而细化TiAl基合金的凝固组织。而且,Fe元素的添加还可以显著地提高B元素对TiAl基合金的柱状晶组织的细化效果。     

Ti6Al4V合金表面激光熔覆NiCrAlSi复合涂层的组织及高温抗氧化性能

为提高Ti6Al4V合金的高温抗氧化性能,以Ni80Cr20-40Al-20Si(质量分数,%)复合合金粉末为原料,采用激光熔覆技术,在Ti6Al4V合金表面制备复合涂层,系统地分析涂层的物相、显微组织结构及高温抗氧化性能。结果表明:复合涂层中没有发现裂纹,仅有少量气孔,且与基体实现良好的冶金结合;Ti_5Si_3/Al_3Ni_2作为增强相均匀分布于基体Al_3Ti/NiTi中;经恒温800℃氧化32 h后,复合涂层的氧化膜主要由Al_2O_3和NiO组成,结构连续致密,氧化动力学曲线近似符合抛物线规律,表现出较好的高温抗氧化性能;而Ti6Al4V合金的氧化膜主要为疏松的TiO_2,表面氧化严重,表现出较差的抗氧化性能。激光熔覆NiCrAlSi复合涂层可望成为有效提高Ti6Al4V合金高温抗氧化性能的途径之一。     

纳米化对Ti-48Al-8Cr-2Ag合金抗氧化和抗腐蚀性能的影响

利用磁控溅射的方法在Ti-48Al-8Cr-2Ag(at．％)合金上溅射相同成分的纳米晶涂层，以研究纳米化对Ti-48Al-8Cr-2Ag合金抗氧化和抗腐蚀性能的影响，氧化实验在800℃～1000℃进行，腐蚀试验在盐和水蒸气综合条件下进行．结果表明：900℃氧化，Ti-48Al-8Cr-2Ag涂层显示了较低的氧化速率，因为生成保护性氧化铝膜，而铸态合金则在局部区域生成TiO2 Al2O3混合氧化膜．1000℃氧化，涂层和铸态合金生成保护性Al2O3膜，均具有很好的抗氧化性能．但溅射涂层在1000℃的氧化速率高于铸态合金，因为涂层球状表面和柱状晶结构，提供了更多的有效氧化面积．在600℃～700℃，盐和水蒸汽综合作用下，TiAlCrAg合金表面形成Al2O3 TiO2混合氧化膜，显示了较差的抗腐蚀性能．溅射纳米晶涂层在局部区域生成氧化铝保护膜，抗腐蚀性能大大改善．     

γ-TiAl合金表面Al_2O_3/Al复合涂层的抗高温熔盐腐蚀性能（英文）

采用磁控溅射技术于γ-TiAl合金表面制备Al_2O_3/Al复合涂层。在850℃下、100%(质量分数)Na_2SO_4熔盐中观测Al_2O_3/Al复合涂层的高温腐蚀行为。结果表明,Al_2O_3/Al复合涂层具备由Al_2O_3表层、富Al中间层以及互扩散层组成的梯度结构,因而有效地提高了基体γ-TiAl合金的抗高温腐蚀性能。在腐蚀实验后,涂层试样表面相结构为Al_2O_3、TiO_2和TiAl_3。致密的Al_2O_3/Al复合涂层有效地抑制了O~(2-)、S~(2-)和Na~+对基体γ-TiAl合金的侵蚀。并且,Al_2O_3/Al复合涂层的梯度结构亦使其表现出了优异的抗开裂和抗剥落性能。     

反应溅射氧化铝薄膜对CoCrAlY涂层抗高温氧化性能的影响

研究了反应溅射氧化铝薄膜对CO-30Cr-6Al-0.5Y涂层抗高温氧化性能的影响。结果表明,3.5μm厚的Al_2O_3薄膜可大大改善CoCrAlY涂层抗1000～1100℃的氧化性能。在1000℃下,C0-30Cr-6Al-0.5Y涂层表面可以形成保护性良好的Al_2O_3膜,在此情况下,反应溅射Al_2O_3膜可大幅度降低CoCrAlY涂层的氧化速率,在1100℃,CoCrAlY涂层己不能形成单一具有保护性的Al_2O_3膜,而预先沉积氧化铝薄膜的COCrAlY涂层表面的氧化物主要由α-Al_2O_     

TiB_2对TiAl基合金显微组织、力学性能及抗氧化性的影响

采用水冷铜坩埚真空感应熔炼(ISM)技术制备β型TiAl合金Ti-45Al-2Nb-1.5V-1Mo-0.3Y(摩尔分数,%)及其复合材料Ti-45Al-2Nb-1.5V-1Mo-0.3Y(摩尔分数,%)+3%TiB_2(体积分数)两种材料,并对TiAl合金及其复合材料的显微组织、力学性能和抗氧化性能进行研究。结果表明:加入TiB_2后,TiAl合金中的晶粒尺寸和层片间距都得到细化,显微硬度、室温和高温抗拉强度提高,但室温伸长率略有下降,高温时复合材料表现出良好的塑性;800℃循环氧化100 h后,TiAl合金和复合材料氧化表面均保持完整,未产生剥落;加入TiB_2后,导致两种材料表面氧化物的生长形态发生变化,但两种材料的氧化增量和氧化层厚度相近,因此,TiB_2对氧化物的生长形态有影响,但对抗氧化性能影响不大。     

Al含量对Ti1-xAlxN涂层组织结构、力学性能和铣削性能的影响

目的研究不同Al含量对Ti_(1-x)Al_xN涂层的影响,以获得铣削铸铁材料性能最佳的Ti AlN涂层。方法采用阴极电弧蒸发沉积法在WC-Co硬质合金表面制备两种不同Al含量的Ti_(0.5)Al_(0.5)N和Ti_(0.33)Al_(0.67)N涂层,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电子探针微区分析仪(EPMA)分析合金的微观组织和成分组成,通过CSM纳米硬度计和纳米划痕仪测定涂层的纳米硬度、弹性模量、抗塑性变形因子、显微硬度耗散系数MDP和划痕裂纹扩展阻力CPRs等性能指标,同时比较不同Al含量涂层刀片在铣削灰口铸铁HT250和球墨铸铁QT450时的性能和磨损机理。结果 Ti_(0.5)Al_(0.5)N和Ti_(0.33)Al_(0.67)N涂层主要物相均呈NaCl型面心立方结构,以(200)方向为择优取向,且高铝涂层的XRD衍射峰向高角度偏移量大于中铝涂层,说明高铝涂层具有更高的铝固溶量。与Ti_(0.5)Al_(0.5)N涂层相比,Ti_(0.33)Al_(0.67)N涂层的抗塑性变形因子较小,MDP和CPRs较大,表现出更优的塑性、韧性和膜基结合力。在铣削HT250和QT450时,Ti_(0.33)Al_(0.67)N涂层刀片的平均寿命分别为30、60 min,相比Ti_(0.5)Al_(0.5)N涂层,切削性能更好。结论对于Ti AlN涂层来说,提高Al的质量分数至67%可以获得更优的塑性、韧性和膜基结合力,在铣削HT250和QT450时,Ti_(0.33)Al_(0.67)N涂层刀片的切削性能较优。     

阴极离子镀TiAlSiN涂层高温摩擦与磨损性能

采用阴极离子镀在H13钢表面制备了TiAlSiN涂层,通过扫描电镜、X射线衍射仪、原子力显微镜分析了涂层表面-界面形貌、物相和三维表面微观形貌。利用EDS面扫描分析了磨痕表面化学元素分布,讨论了高温对涂层摩擦磨损性能的影响。结果表明,TiAlSiN涂层表面主要元素由Ti、Al、Si和N组成,主要物相为(Ti,Al)N,未发现Si3N4相;高温氧化后生成的致密氧化膜Al2O3提高了涂层高温抗氧化性,Si O2降低了涂层表面摩擦因数,结构疏松的Ti O2易导致涂层破裂和剥落;TiAlSiN涂层表面粗糙度高于基体表面粗糙度,磨痕表面Ti和Al元素出现贫集区,表明涂层被磨穿;在700、800和900℃下,涂层表面摩擦因数均在0.3左右,在700℃时磨损机制主要为氧化磨损和粘着磨损,在800℃和900℃时主要为氧化磨损,伴随着少量粘着磨损和磨粒磨损。     

AlCr(Si)N和CrAl(Si)N涂层对TiAl合金900℃循环氧化性能的影响EI北大核心CSCD

TiAl合金作为新型高温结构材料在航空航天和汽车工业领域已获应用,然而在850℃及以上温度服役时抗氧化性不足,施加氮化物涂层在提高TiAl合金抗氧化性和耐磨性等综合性能方面独具优势,目前关于氮化物涂层对TiAl基合金抗氧化性影响的研究有限。采用多弧离子镀方法在TiAl合金表面分别制备AlCrN涂层、AlCrSiN涂层、CrAlN涂层和CrAlSiN涂层,研究涂层对TiAl合金900℃循环氧化行为的影响。XRD结果表明,AlCrN和AlCrSiN涂层主要呈现AlN结构,而CrAlN和CrAlSiN涂层为CrN结构。在AlCrSiN和CrAlSiN涂层中,Si可能固溶于晶格中形成(Al,Cr,Si)N和(Cr,Al,Si)N固溶体。在900℃经过300个周期的循环氧化,AlCrN和AlCrSiN涂层表面氧化膜主要由Al2O3组成,热循环过程中涂层中形成大量裂纹。CrAlN和CrAlSiN涂层表面氧化膜主要由Cr_(2)O_(3)组成,连续致密,无开裂剥落。其中CrAlN涂层表面Cr_(2)O_(3)膜下面形成了Al的内氧化物,其氧化增重高于CrAlSiN涂层。此外,CrAlN和CrAlSiN涂层均与TiAl合金发生较严重的互扩散,在CrAlN/TiAl界面和CrAlSiN/TiAl界面处形成较厚的互扩散层。可见,CrAlN和CrAlSiN涂层显著提高了TiAl合金的抗高温氧化性能,而涂层中Si的添加使得涂层抗氧化性得到进一步的提升。研究结果可为TiAl合金施加氮化物涂层高温防护提供潜在可能。     

钛合金在汽车上的应用和展望

综述了近三十年来国外汽车用钛合金的研究开发现状汽车用钛合金包括Ti-5Al-2Cr-1Fe,Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo,Ti-6Al-4V,Ti-3Al-2.5V,Ti-6Al-4V/TiB,Ti-Al-Sn-Zr-Nb-Mo-Si/TiB,Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo4Zr,Ti-6V-2Sn-4Zr-2Mo,Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si,Ti-6Al-2.7Sn-4Zr-0.4Mo-0.45Si,Ti-3Al-2V-0.2S-0.47Ce-0.27La,Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si/10TiB,Ti-4.5Fe-6.8Mo-1.5Al/10TiB,Ti-6Al-2Fe-0.1Si等.估计到2001年,全世界汽车用钛合金将达到6000t.     

Ti-Al合金抗氧化性能的影响因素初探

研究了氧化条件、显微组织和成分对Ti-Al合金抗氧化性能的影响。结果发现,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在700℃和800℃下具有较好的抗氧化性能,氧化形成的氧化膜为4层结构。在800℃下恒温氧化100h后,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的氧化增重从低到高依次为双态组织、近片层组织和片层组织。在800℃下恒温氧化100h后,3种成分的Ti-Al合金的氧化增重从高到低依次为Ti-48Al-2Cr-2Nb、Ti-46.5Al-2.5V-1C和Ti-45Al-8Nb-0.2W-0.1B-0.1Y。具有双态组织的Ti-45Al-8Nb-0.2W-0.1B-0.1Y合金在800℃下恒温氧化100h后增重4.8g/m~2。     

氮化物涂层对钛合金抗循环氧化性能的影响

用多弧离子镀技术在Ti6Al4V钛合金表面沉积Ti_0.5Al_0.5N/Ti_0.7Al_0.3N复合涂层和Ti_0.6Al_0.3Si_0.1N涂层,研究其在550℃~750℃下的抗循环氧化性能。结果表明,TiAlSiN涂层以及Ti_0.5Al_0.5N/Ti_0.7Al_0.3N复合涂层在550℃和650℃氧化后表面形成薄而连续的保护性富铝氧化膜,显著提高了Ti6Al4V的抗氧化性能。在750℃下,TiAlSiN涂层涂敷的Ti6Al4V依然保持着优异的抗循环氧化性能,而Ti_0.5Al_0.5N/Ti_0.7Al_0.3N复合涂层却不能为钛合金提供有效的防护。     

Ti_3Al及其渗铝涂层的热腐蚀性能

采用电化学方法并结合各种物相分析技术研究了Ti_3Al金属间化合物在熔融(Na,K)_2SO_4-NaCl中的热腐蚀行为及渗铝涂层对其耐蚀性能的影响。结果表明,Ti_3Al耐热腐蚀性能较差。形成了外层为TiO_2,中间层为富铝的TiO_2-Al_2O_3复合层,内层为富铌的Nb_2O_5-TiO_2-Al_2O_3层的三层结构。渗铝涂层能在合金表面形成Al_2O_3氧化膜而明显改善Ti_3Al的耐蚀性能。     

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。