合金Ti-44Al-8Nb-1B在700℃下的氧化行为

摘要

对全片层结构的γ-TiAl基合金Ti-44Al-8Nb-1B在700℃大气环境中的表面氧化行为进行了系统的研究。将合金放入700℃的大气环境下连续热暴露1000h观察其氧化结果。对单纯机械抛光和机械加电解抛光的合金样品别分别开展了200h、500h和1000h的氧化试验工作。综合使用X-射线衍射仪(XRD)、配有能谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)对合金氧化表面进行结构和成分分析。测试其室温拉伸性能，分析表面氧化状况对其拉伸性能的影响。同时用热重分析法研究合金的氧化动力学特性。
　　 研究发现，这种高铌合金表面形成的氧化层由TiO2和Al2O3混合构成。氧化膜成分并不均匀，在氧化膜内部有Al2O3富集区域，阻碍了O向合金内部扩散，这层氧化膜仅有1-2μm，所以合金具有良好的抗氧化性。在氧化层与合金过度的区域发现有富Nb区域，具有提高合金抗氧化性的作用。同时这种高Nb合金的表面氧化导致了室温塑性的明显降低，但强度指标变化不大。导致合金脆化的原因是合金表面生成了硬脆的氧化物相和基体中溶解的氧。对于单纯机械抛光，机械加电解抛光能够适度提高合金表面的氧化抗力，但这种提高并未带来拉伸性能的增加。研究还发现，1000小时氧化后，样品表面的硼化物和晶界表现出较片层晶团严重的氧化行为，分析认为这分别是硼化物缺铝和在晶界各种元素扩散较快的缘故。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1引言

1.2 γ-TiAl的相结构与相变

1.3 γ-TiAl合金的力学性能

1.3.1 γ-TiAl合金的组织

1.3.2合金组织对力学性能的影响

1.3.3合金成分对力学性能的影响

1.4 γ-TiAl的氧化机理及抗氧化性

1.4.1金属的氧化机理

1.4.2钛铝合金的的氧化机理

1.4.3氧化膜的生长

1.4.4合金组织对高温氧化的影响

1.4.5合金化元素的影响

1.5改进γ-TiAl合金抗氧化性的措施

1.5.1通过添加合金元素提高抗氧化性

1.5.2抗氧化涂层的开发

1.5.3改善TiAl基合金抗氧化性的其它途径

1.6本课题研究目的、意义与内容

第二章实验步骤与方法

2.1试样制备

2.2拉伸性能测试

2.3热重实验测试

2.4 X-射线衍射测试

2.5微观组织观察

第三章实验结果

3.1室温拉伸性能

3.2热重分析曲线

3.3氧化表面X-射线衍射分析

3.4显微组织测试结果

3.4.1扫描电子显微镜组织分析

3.4.2扫描电子显微镜EDX测试结果

3.4.3室温拉伸断口形貌分析

3.4.4样品氧化表面扫描电子显微镜测试结果

3.4.5样品横截面扫描电子显微镜测试结果

3.4.6氧化横截面的显微硬度实验

第四章分析与讨论

4.1合金表面氧化层的构成

4.2 Nb和B对合金8Nb抗氧化性的影响

4.3合金8Nb氧化脆性的原因

第五章结论

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果