高铌+钨TiAl合金的热稳定性和高温抗氧化性研究

摘要

研究了复合含Nb+W的全层片组织的Ti-44Al-5Nb-0.85W-0.85B TiAl合金在1000小时大气热暴露过程中合金表面的氧化规律，揭示了在一系列热暴露过程中(200，500和1000小时)该合金氧化对拉伸性能的影响程度和内在机制。同时，采用热重分析设备，测试并且建立该合金在700℃大气气氛中的氧化增重曲线。
　　 研究发现，相对于单纯机械抛光样品，机械+电解抛光样品生成的氧化层较薄，而且较为致密紧凑，能够一定程度提高合金的抗氧化性能，能适当提高该合金的室温拉伸强度。但是，无论针对哪种表面质量，表面氧化均明显降低了该合金的室温塑性。研究发现，热暴露温度是影响氧化层成分的重要因素。在700℃大气热暴露时，表面氧化层里同时含有TiO2和Al2O3，以Al2O3为主。当在900℃进行大气热暴露时，最外层的氧化层主要是TiO2，其内才是TiO2和Al2O3共同组成的混合氧化层。机械+电解抛光样品氧化层分层多，各层过度比较明显，机械抛光样品氧化层分层较少，但是分层不明显。表面氧化层分层的原因是由于氧化过程中不同合金成分的之间作用的活性不同，以致形成不同元素在一定区域的富集，最终出现分层现象。研究也发现，表面硼化物的氧化速度明显快于基体。另外，700℃大气气氛中1000小时的热暴露对γ-TiAl合金的主要内部微观组织和相结构并没有显著的影响。

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第一章绪论

1.1金属间化合物及TiAl基合金概述

1.2钛铝基合金及其合金化原理

1.2.1钛铝合金相图

1.2.2合金元素的种类和作用

1.3 TiAl基合金组织

1.3.1组织的优化设计

1.4 TiAl基合金性能及其影响因素

1.4.1塑性

1.4.2断裂韧性

1.4.3拉伸性能

1.4.4热稳定性及影响因素

1.5金属间化合物的高温氧化

1.5.1高温氧化的基本过程和影响因素

1.5.2 TiAl基合金的高温氧化机理

1.5.3高温抗氧化性能的影响因素及改善措施

1.5.4高温氧化试验方法

1.6课题研究目标、研究内容、拟解决的关键问题

1.6.1研究目标

1.6.2课题研究内容

1.6.3拟解决的关键问题

第二章实验方法

2.1工艺路线

2.2实验方法

2.2.1实验材料

2.2.2试样制备

2.2.3拉伸试验

2.2.4氧化增重试验

2.3检测与分析

2.3.1检测方法

2.3.2检测设备

2.4数据处理

2.4.1氧化增重曲线

2.4.2拉伸性能图表

第三章实验结果分析与讨论

3.1氧化增重

3.1.1 100小时氧化增重

3.1.2 1000小时氧化增重

3.1.3氧化增重样品表面形貌

3.1.4氧化增重样品表面硼化物

3.1.5 1000小时氧化增重样品横截面

3.2拉伸性能

3.2.1拉伸断口

3.2.2表层微观组织

3.2.3内部微观组织

3.2.4拉伸样品横截面研究

第四章结 论

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果