Ti_2AlNb合金是Ti-Al基合金中的研究熱點之一,擁有高的比強度、比剛度以及良好的力學性能,是航空航天熱端件極其重要的結(jié)構(gòu)材料。但在高溫下,抗氧化性能不足影響了該合金的實際應用。本文通過固體粉末包埋滲法在合金表面制備Si-Al共滲涂層的方法來改善合金的高溫抗氧化性能。本文采用固體粉末包埋滲的方法,先通過熱力學計算分析包埋滲劑組成和溫度對滲包中氣相平衡分壓的影響,然后制備Si-Al共滲涂層。分別采用XRD、EDS、SEM等檢測手段分析了共滲層的形貌、物相組成以及成分分布,分析涂層特征與熱力學氣相分壓計算結(jié)果的關(guān)系,進而闡明工藝參數(shù)對Si-Al共滲層結(jié)構(gòu)的影響。對所制備的Si-Al共滲涂層,對比滲鋁涂層和滲硅涂層,進行了850℃和900℃循環(huán)氧化實驗,分析了氧化后涂層表面形貌、氧化物組成以及氧化動力學,主要的研究結(jié)果如下所述。采用包埋滲Si-Al共滲的方法,可以在Ti_2AlNb合金表面同時滲入Si和Al形成Si-Al共滲涂層。通過改變包埋滲工藝,可以制備出硅化物為主要組成相的Si-Al共滲涂層,或者鋁化物為主要組成相的Si-Al共滲涂層。采用2Al-5Si-2NH_4F-bal.Al_2O_3(wt.%)滲劑,在950~1150℃共滲后形成硅化物為主要組成相的Si-Al共滲涂層,采用4Al-(0.5,1)Si-2NH_4F-bal.Al_2O_3(wt.%)滲劑,在950~1050℃共滲后形成鋁化物為主要組成相的Si-Al共滲涂層。采用不同的工藝在Ti_2AlNb合金表面制備出的Si-Al共滲涂層,經(jīng)過850℃循環(huán)氧化800h和900℃循環(huán)氧化180h后,表面都生成了連續(xù)的氧化膜,且經(jīng)過氧化后涂層表面完整,無剝落、開裂等現(xiàn)象;以硅化物為主要組成相的Si-Al共滲涂層表面氧化膜的主要組成為TiO_2、SiO_2和Al_2O_3;以鋁化物為主要組成相的Si-Al共滲涂層表面氧化膜的主要組成為TiO_2和Al_2O_3,另有少量的SiO_2;850℃和900℃氧化后,以硅化物為主要組成相的Si-Al共滲涂層發(fā)生失重,以鋁化物為主要組成相的Si-Al共滲涂層發(fā)生增重,但增重大于滲Al涂層。
【學位單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG174.4
【部分圖文】：

m×10mm 的立方體試樣，經(jīng)過 80～1200 號洗器對其進行清洗。實驗選用的 Ti2AlNb 表 2.1 Ti2AlNb 合金的的化學成分(wt.%)Al Nb N 9.24 44.35 0.0024分析、涂層設計，實驗驗證入手去探索 Ti2A類的抗氧化涂層進行抗氧化實驗，分析出圖 2.1 所示：

長安大學碩士學位論文劑的選擇過程需要的粉末為欲粉末 Al、Si 粉（200 目），活化劑 NH4F 粉末，3粉末（200 目）三部分組成。滲劑的總量為 40g，根據(jù)設計的配比關(guān)設備埋滲設備驗選用的包埋滲設備為高溫管式爐。該設備是由爐體、供氣系統(tǒng)、抽真系統(tǒng)和控制系統(tǒng)所組成，其結(jié)構(gòu)示意圖 2.4 所示，其優(yōu)點是操作簡便精準。

圖 3.1 1050℃不同滲劑中 Si 和 Al 氟化物平衡分壓:(a)xAl-5Si-2NH4F-(93-x)Al2O3(wt.%)滲劑;(4Al-xSi-2NH4F-(93-x)Al2O3(wt.%)滲劑圖 3.2 為不同溫度下 2Al-5Si-2NH4F-91Al2O3(wt.%)粉末配比時 Al 和 Si 的氟化物衡分壓。圖中可以看出隨著溫度的升高，Si 和 Al 的氟化物平衡分壓逐漸升高。此外在整個溫度變化過程中，Al 的氟化物平衡分壓始終大于 Si 的氟化物平衡分壓，且兩的差值隨溫度的升高數(shù)值逐漸減小。為了得到 Si-Al 共滲涂層，其 Al 的鹵化物平衡分與 Si 的鹵化物平衡分壓數(shù)量級別上不能相差太大，同時考慮到溫度對基體的影響，以選取的包埋滲的溫度為 950～1150℃較為合理。

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本文編號：2810294