本文關鍵詞：Ti_2AlNb合金表面滲鍍Al的抗熱腐蝕性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：Ti_2AlNb合金具有高的抗拉強度和疲勞強度、較好的室溫斷裂韌性和抗裂紋擴展能力、良好的抗蠕變性以及低的熱膨脹系數(shù)。與其它高溫合金相比,具有自己獨特的優(yōu)勢,己成為新一代的航空航天潛力材料。但其抗高溫熱腐蝕性能的不足,限制了合金的使用范圍。針對這一問題,采用加弧輝光離子滲鍍技術在Ti2Al Nb合金表面制備滲鍍Al層,以提高合金的抗高溫熱腐蝕性能。制備滲鍍Al層的最佳工藝參數(shù)為:工件偏壓800 V,靶與工件距離80 mm,時間35 min,溫度750℃,工作氣壓6.69 Pa。利用SEM、EDS、XRD對滲鍍Al層的表面形貌、截面形貌、元素分布及相組成進行分析,結果表明:滲鍍Al層表面均勻致密,不存在縫隙孔洞;表面相組成主要為純Al相;厚度約為20μm,與基體冶金結合,結合力達到43.5 N。在不同溫度下(650℃、700℃、750℃、800℃、850℃)的Na2SO4鹽中熱腐蝕100 h,試驗結果表明:滲鍍Al層的腐蝕增重明顯小于基體,且溫度低于800℃時均表現(xiàn)出一定的抗熱腐蝕能力;基體在經(jīng)800℃熱腐蝕50 h后便出現(xiàn)嚴重剝落,滲鍍Al層在850℃熱腐蝕80 h后表面也產(chǎn)生輕微剝落,但由于其Al含量高,能生成新的Al2O3保護膜,對基體仍有良好的保護作用。在Na2SO4鹽中不同時間熱腐蝕試驗結果表明:基體及滲鍍Al層均表現(xiàn)出一定的抗熱腐蝕能力;Na2SO4鹽則能使Al2O3氧化膜變得疏松,還能與金屬元素發(fā)生氧化及硫化反應,為加速氧化的催化劑。在75%Na2SO4+25%Na Cl混合鹽中的不同時間熱腐蝕試驗結果表明:基體在混合鹽中的抗熱腐蝕能力急劇下降,滲鍍Al層則具有一定的抗熱腐蝕能力;但氯離子的存在能加速氧化膜的剝落,也可以與合金元素及氧化物直接反應;故混合鹽中的熱腐蝕過程,是氧化、硫化和氯化的綜合過程。
【關鍵詞】：Ti_2AlNb合金 加弧輝光離子滲鍍技術 工藝參數(shù) 滲鍍Al層 熱腐蝕
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.445
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 緒論13-27
• 1.1 Ti_2AlNb合金的基本特性13-15
• 1.1.1 Ti_2AlNb合金的成分13-14
• 1.1.2 Ti_2AlNb合金的相組成14-15
• 1.2 Ti_2AlNb合金的應用及限制15-17
• 1.2.1 Ti_2AlNb合金的應用16-17
• 1.2.2 Ti_2AlNb合金應用限制17
• 1.3 熱腐蝕研究進展17-23
• 1.3.1 Ti-Al系金屬間化合物的熱腐蝕模型研究進展18-19
• 1.3.2 改善熱腐蝕性能的方法19-23
• 1.4 加弧輝光離子滲鍍技術簡介23-24
• 1.4.1 加弧輝光離子滲鍍技術原理23-24
• 1.4.2 加弧輝光離子滲鍍技術的特點24
• 1.5 課題提出的目的、意義24-25
• 1.6 研究目標與內(nèi)容25
• 1.6.1 研究目標25
• 1.6.2 研究內(nèi)容25
• 1.7 研究路線25-27
• 1.7.1 試驗方案25-26
• 1.7.2 技術路線26-27
• 第二章 滲鍍Al層的制備、性能測試及熱腐蝕試驗方法27-31
• 2.1 滲鍍Al層的制備27-28
• 2.1.1 基體材料27
• 2.1.2 源極材料及實驗氣體27
• 2.1.3 實驗設備27
• 2.1.4 操作過程27-28
• 2.2 滲鍍Al層的常規(guī)性能測試28-29
• 2.2.1 厚度測試28
• 2.2.2 結合力測試28-29
• 2.3 熱腐蝕試驗29-31
• 2.3.1 試驗方法29-30
• 2.3.2 試驗過程30
• 2.3.3 熱腐蝕后的形貌、成分及相組成分析30-31
• 第三章 加弧輝光離子滲鍍Al的最佳工藝參數(shù)研究31-45
• 引言31
• 3.1 正交試驗設計31-33
• 3.1.1 工藝參數(shù)的選擇31-32
• 3.1.2 正交試驗設計32-33
• 3.2 實驗結果與分析33-38
• 3.2.1 不同工藝參數(shù)下滲鍍Al層截面形貌及成分分析33-37
• 3.2.2 不同工藝參數(shù)下滲鍍Al層與基體的結合力37-38
• 3.3 最佳工藝參數(shù)的優(yōu)化分析38-41
• 3.4 最佳工藝參數(shù)下滲鍍Al層的形貌成分與結合力41-44
• 3.4.1 滲鍍Al層表面形貌及成分分析41
• 3.4.2 滲鍍Al層截面形貌及成分分析41-42
• 3.4.3 滲鍍Al層XRD分析42
• 3.4.4 滲鍍Al層與基體間結合力42-44
• 3.5 本章小結44-45
• 第四章 滲鍍Al層在Na_2SO_4鹽中的熱腐蝕行為45-71
• 引言45
• 4.1 溫度對滲鍍Al層熱腐蝕行為的影響45-60
• 4.1.1 650 ℃下熱腐蝕實驗結果45-48
• 4.1.2 700 ℃下熱腐蝕實驗結果48-51
• 4.1.3 750 ℃下熱腐蝕實驗結果51-54
• 4.1.4 800 ℃下熱腐蝕實驗結果54-57
• 4.1.5 850 ℃下熱腐蝕實驗結果57-60
• 4.2 時間對滲鍍Al層熱腐蝕行為的影響60-67
• 4.2.1 基體熱腐蝕實驗結果60-63
• 4.2.2 滲鍍Al層熱腐蝕實驗結果63-67
• 4.3 熱腐蝕機理分析67-70
• 4.3.1 基體熱腐蝕機理及模型67-68
• 4.3.2 滲鍍Al層熱腐蝕機理及模型68-70
• 4.4 本章小結70-71
• 第五章 滲鍍Al層在 75%Na_2SO_4+25%NaCl鹽中的熱腐蝕行為71-83
• 引言71
• 5.1 基體在混合鹽中的熱腐蝕行為71-75
• 5.1.1 熱腐蝕微觀形貌及成分分析71-74
• 5.1.2 熱腐蝕物相分析74-75
• 5.2 滲鍍Al層在混合鹽中的熱腐蝕行為75-79
• 5.2.1 熱腐蝕微觀形貌及成分分析75-78
• 5.2.2 熱腐蝕物相分析78-79
• 5.3 氯離子對氧化膜的破壞作用79-82
• 5.4 本章小結82-83
• 第六章 結論83-84
• 參考文獻84-92
• 致謝92-93
• 在學期間發(fā)表過的論文及參與的科研項目93

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本文編號：326946