钛表面热浸铝工艺及反应产物组织与性能的研究

论文摘要

钛铝化合物具有耐高温和耐腐蚀的优良性能,钛及钛合金则具有非常优良的强韧性能,为了发挥钛铝化合物和钛及合金各自的优良性能,在钛及合金表面上复合钛铝化合物层,因此可以大大提高材料整体的综合性能。本文选用纯钛为基体材料,以纯铝和Al-7%Si为热浸材料,在钛材料表面进行热浸铝。然后,在氩气保护条件下700℃加热退火2小时。分别研究了热处理前后的相组成、抗拉性能、抗高温氧化性能和微观组织。浸纯铝5至50分钟及更长时间,反应生成了Al3Ti,且随浸铝时间的增加,反应生成的Al3Ti的量逐渐增加。浸铝后退火使Al3Ti的量都有所增加。浸Al-7%Si反应除生成Al3Ti外,还生成了TiSi化合物和Ti9Al23。浸铝或Al-7%Si后钛的塑性远低于纯钛。浸Al-7%Si退火后抗拉强度有显著提高,塑性也有所改善。元素硅的添加明显降低了材料的塑性,而热处理在提高材料强度的同时也改善了材料的塑性。纯钛在550℃、600℃条件下具有较好的抗氧化性能,650℃时抗氧化能力明显下降。浸纯铝和浸Al-7%Si,都提高了试样的抗高温氧化性能,特别是氧化温度在650℃时最为明显,且浸Al-7%Si比浸纯铝效果更佳。组织观察表明,随着浸铝时间的增加,反应生成化合物层的厚度逐渐增加,加硅得到化合物层的厚度比浸纯铝也有了显著的增加。热处理对促使反应物生成和形貌有明显的作用,能使反应物分布均匀,形成连续层,并且使反应层厚度增加。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究目的
• 1.2 研究背景及意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究发展概况
• 1.3.2 国内研究状况
• 1.4 Ti-Al系金属间化合物的制备
• 1.4.1 TiAl基合金的制备
• 2-Ti₃Al基合金的制备'>1.4.2 α₂-Ti₃Al基合金的制备
• 3Ti基合金的制备'>1.4.3 δ-Al₃Ti基合金的制备
• 1.5 Ti-Al系金属间化合物的应用
• 2-Ti₃Al基合金的应用'>1.5.1 α₂-Ti₃Al基合金的应用
• 1.5.2 γ-TiAl基合金的应用
• 1.6 本文研究内容
• 第2章 材料制备与实验方法
• 2.1 材料的制备
• 2.1.1 材料的制备
• 2.1.2 材料的热处理
• 2.2 测试方法
• 2.2.1 相分析
• 2.2.2 组织观察
• 2.2.3 抗拉性能试验
• 2.2.4 抗高温氧化性能试验
• 第3章 材料热浸铝工艺及相分析
• 3.1 热浸铝工艺
• 3.2 反应物鉴别
• 3.3 硅对热浸铝反应物生成的影响
• 3.4 热力学分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 反应物的显微组织
• 4.1 热浸铝显微组织
• 4.2 热浸 Al-7%Si 显微组织
• 4.3 本章小结
• 第5章 材料的抗高温氧化性能和抗拉性能
• 5.1 抗高温氧化性能
• 5.2 抗拉性能
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢