近年來Ti-Al系金屬間化合物由于具有低密度、高比強度以及良好的高溫性能等優(yōu)點,是潛在的航天材料,擁有可觀的發(fā)展前景。但由于TiAl本身的室溫脆性,對于Ti-Al系金屬間化合物的研究多偏向于合金材料的制備,涂層方面并不多見。本文采用感應(yīng)輔助自蔓延高溫合成技術(shù),在5CrNiMo鋼表面制備了Ti-Al系金屬間化合物雙相涂層。對涂層進行了相關(guān)的熱力學(xué)計算,并對壓坯-基體的溫度場分布進行了模擬。利用SEM等檢測技術(shù)分析了涂層的組成結(jié)構(gòu),最后對涂層的抗氧化性能和抗Al熔損性能進行了探究。本文得出的主要結(jié)論如下:（1）TiAl和TiAl₃的反應(yīng)吉布斯自由能在300-1400 K的溫度范圍下都是小于0的,且TiAl₃的反應(yīng)吉布斯自由能更小,因此TiAl₃更易生成。TiAl化合物的理論絕熱溫度為1518 K,當(dāng)預(yù)熱溫度為605 K時,自蔓延反應(yīng)可持續(xù)進行。隨著預(yù)熱溫度的升高,TiAl化合物的理論絕熱溫度先升高至TiAl熔點1733 K,因TiAl熔化吸熱,在TiAl完全熔化前,絕熱溫度不會繼續(xù)上升,故而出現(xiàn)平臺。在TiAl完全熔化后,T... 

【文章來源】：武漢科技大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 金屬間化合物概述
        1.2.1 金屬間化合物的發(fā)展歷程
        1.2.2 金屬間化合物的分類
    1.3 Ti-Al系金屬間化合物涂層的發(fā)展概況
        1.3.1 金屬間化合物涂層的制備方法
        1.3.2 Ti-Al系金屬間化合物涂層的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 自蔓延高溫合成技術(shù)（SHS）
        1.4.1 自蔓延高溫合成簡介及發(fā)展概述
        1.4.2 自蔓延高溫合成熱力學(xué)條件
    1.5 研究目標(biāo)及內(nèi)容
第2章 Ti-Al系金屬間化合物涂層制備的熱力學(xué)分析
    2.1 引言
    2.2 Ti-Al體系標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)吉布斯自由能的計算
    2.3 Ti-Al體系金屬間化合物絕熱溫度的計算
    2.4 本章小結(jié)
第3章 實驗材料及研究方法
    3.1 實驗材料的選擇
    3.2 實驗設(shè)備
    3.3 實驗方法
        3.3.1 技術(shù)路線
        3.3.2 涂層的制備方法
    3.4 涂層形貌組織、微觀結(jié)構(gòu)和性能的檢測
        3.4.1 涂層硬度的測定
        3.4.2 涂層表面物相分析
        3.4.3 涂層微觀形貌和組織的分析
        3.4.4 涂層的抗氧化性能分析
        3.4.5 涂層的熔損性能分析
第4章 基于 Deform 軟件和正交試驗對感應(yīng)加熱過程中的溫度場進行模擬并分析優(yōu)化
    4.1 引言
    4.2 Deform軟件介紹
        4.2.1 Deform軟件特點
        4.2.2 Deform模擬步驟
    4.3 感應(yīng)加熱模擬
        4.3.1 模型的建立
        4.3.2 正交試驗設(shè)計
        4.3.3 參數(shù)的設(shè)定
    4.4 溫度場模擬分析
    4.5 正交試驗結(jié)果分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 Ti-Al系金屬間化合物涂層組織結(jié)構(gòu)研究
    5.1 引言
    5.2 Ti-Al系金屬間化合物涂層的組織結(jié)構(gòu)分析
        5.2.1 不同Ti、Al比例所制備的涂層的斷面形貌與組織分析
        5.2.2 不同Ti、Al比例所制備的涂層的XRD物相分析
        5.2.3 Ti、Al比例1:1的Ti-Al涂層表面形貌與組織分析
        5.2.4 Ti、Al比例1:1的Ti-Al涂層截面形貌與組織分析
    5.3 涂層硬度測量
    5.4 本章小結(jié)
第6章 Ti-Al系金屬間化合物涂層性能研究
    6.1 引言
    6.2 Ti-Al涂層抗氧化性能分析
        6.2.1 不同比例所制備涂層的氧化層宏觀形貌及物相分析
        6.2.2 不同比例所制備涂層的氧化增重曲線
        6.2.3 Ti:Al=1:1所制備涂層的氧化層微觀組織及形成過程
        6.2.4 氧化膜形成過程機理分析
    6.3 Ti-Al涂層耐鋁合金溶液熔損性能分析
        6.3.1 熔損后的Ti-Al涂層表面XRD分析
        6.3.2 熔損后涂層斷面的微觀形貌組織分析
        6.3.3 擴散溶解區(qū)厚度與時間的關(guān)系
        6.3.4 熔損過程機理分析
    6.4 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
致謝
參考文獻
附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)成果
附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目



本文編號：3066128