【摘要】：TA15鈦合金因具有中等的室溫和高溫強度,良好的抗蠕變、耐腐蝕及焊接性能,被廣泛用于飛機、發(fā)動機及導彈等航空航天器結構部件。但將其用于航空航天器金屬殼體時,因氣動加熱產生的高溫作用使金屬表面快速升溫至600oC以上,鈦合金的高溫抗氧化性能嚴重下降。本文采用固體粉末包埋滲的方法在TA15合金表面制備滲鋁,以及硅鋁共滲涂層來提高其高溫抗氧化性能。對包埋滲層的組織結構相組成進行表征。研究了不同包埋滲層的的高溫抗氧化性能。闡明不同包埋滲涂層的高溫抗氧化機理。研究結果表明:在1000oC/4h條件下滲鋁(25wt.%)時,可在鈦合金表面生長出厚度約為60μm的單一TiAl3涂層。滲鋁涂層內部結構致密,沒有出現(xiàn)孔洞和裂紋等微觀缺陷。在1000oC/4h條件下滲硅(10wt.%)時,可制備出質量較好的滲硅涂層。當硅粉含量為10wt.%,可在TA15合金表面制備出一厚度約為15μm的單一TiSi涂層。滲硅涂層內部結構致密,沒有出現(xiàn)孔洞和裂紋等微觀缺陷。在1000oC/4h條件下制備了四種不同硅鋁含量的硅鋁共滲涂層。當硅鋁含量為1:1時(15%Si+15%Al),涂層厚度約為18μm并以滲硅為主,涂層以TiSi為主體相并在外層形成較薄的TiAl3相,同時表面存在大量夾雜物;當硅鋁含量為1:2時(10%Si+20%Al),涂層厚度約為22μm。涂層外層為TiAl3相,而內層為夾雜大量硅化物(Ti5Si3)的TiAl3相;當硅鋁含量為5%Si+25%Al和2%Si+25%Al時,涂層厚度分別約為30μm和40μm并以滲鋁為主,涂層主要由滲鋁層TiAl3以及其內部較彌散分布的硅化物(Ti5Si3)所組成,同時越靠近基體硅化物越多。硅元素的含量越多涂層的厚度越薄。在滲鋁以及5%Si+25%Al共滲涂層表面制備了微弧氧化涂層,得到內層為包埋滲涂層,外層為微弧氧化的復合涂層。其中微弧氧化涂層厚度約為5μm。采用恒溫氧化法研究了不同涂層在800oC和900oC空氣中的氧化行為。結果表明:不同體系的包埋滲涂層均可明顯提高TA15合金基體的抗高溫氧化性能。在800o C氧化100h時,基體合金氧化增重3.20mg·cm-2,滲鋁試樣的氧化增重為1.29mg·cm-2,約為基體合金增重的1/3。共滲涂層中除15%Si+15%Al共滲涂層外,均表現(xiàn)出良好的抗氧化性能。其中5%Si+25%Al共滲涂層的抗高溫氧化性能最好,氧化增重為0.19mg·cm-2,為基體的1/17。在900oC下,基體完全不具備抗氧化性能。氧化100h時,基體合金氧化增重為20.33mg·cm-2,滲鋁試樣的氧化增重為4.06mg·cm-2,約為基體的1/5。共滲涂層中,同樣5%Si+25%Al共滲涂層的抗高溫氧化性能最好。氧化增重為0.39mg·cm-2約為基體的1/52。同時800oC條件下微弧氧化對包埋滲涂層的高溫抗氧化性能有所提高。900oC條件微弧氧化在氧化初期能有效地提高包埋滲涂層的高溫抗氧化性能。
【圖文】：

第 1 章 緒 論言傳統(tǒng)金屬材料相比，鈦合金具有良好的常溫及高溫力學性能、抗腐在軍事，航空航天等國防工業(yè)領域具有較廣泛的應用，常被用于機、發(fā)動機及導彈的結構部件。已被世界多個軍事強國列為重點發(fā)有戰(zhàn)略意義的新型結構金屬材料[1]。軍事方面先進戰(zhàn)斗機優(yōu)異作戰(zhàn)性能在很大程度上依賴于先進的高機的應用，而高推重比航空發(fā)動機的發(fā)展與高溫合金的大量應用密近幾十年全球不同類型飛機材料中鈦合金的含量占比，從圖中可機中鈦合金的用量呈現(xiàn)穩(wěn)步增長的趨勢。相對來說，越先進的飛用量越多。

圖 1-2 Ti-O二元相圖[7]氧化性能改善的方法的抗氧化性能成為國內外研究者關注的熱點問題�，F(xiàn)出的三種方法來改善鈦合金抗氧化性能：法。添加合金元素可以改善鈦合金的高溫氧化層形態(tài)在鈦合金中添加Si和Cr元素后在合金氧化層的內部分氧化層中呈連續(xù)的分布狀態(tài)，對于氧化激活能的提高生深入氧化的趨勢大大降低， 提高鈦合金的抗氧化鈦合金在氧化初期形成致密的Al2O3氧化膜，阻止合金密排六方結構α-Ti使合金具有更小的自擴散速率，，從而元素的添加可以加速Al2O3致密氧化層的形成，使氧化素的添加能提高氧化層與合金基體的附著力，避免氧W元素是高溫鈦合金的常用添加元素，同樣可以促使
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG174.445

【參考文獻】

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本文編號：2707763