戴景杰
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陈传忠
,
朱季云
,
翁飞
材料热处理学报
为提高钛合金TC4的室温力学性能和抗高温氧化性能,采用激光表面合金化技术在钛合金TC4表面进行铝合金化,氮气作为保护气体,并对合金化层的组织结构、硬度、摩擦磨损性能及抗高温氧化性能进行分析测试.结果表明,在钛合金TC4成功制备出由弥散分布的氮化物作为增强相的富铝合金化层,合金化层厚度约为1 mm,并与基体呈良好的冶金结合.室温下测得的合金化层的平均硬度约为740 HV,平均摩擦系数为0.28,而基体的硬度约为410 HV,平均摩擦系数为0.8.静态空气中800℃保温1000 h的氧化结果表明,合金化层的氧化产物主要为Al2O3和TiO2以及少量的Al3Ti5 O2的混合氧化物,单位面积增重5.16×10-3mg/mm2,而基体氧化产物主要为TiO2,单位面积增重为1.821×10-1 mg/mm2.氮化物作为弥散增强相的富铝合金化试样的室温力学性能和抗高温氧化性能显著提高.
关键词:
钛合金
,
激光表面铝合金化
,
氮化物
,
抗高温氧化性能
戴景杰
,
张丰云
,
王阿敏
,
陈传忠
,
翁飞
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.000748
为提高钛合金TC4的抗高温氧化性能,采用激光表面合金化技术在钛合金表面制备不同Nb掺杂量的Ti-Al合金化层.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、箱式电阻炉等对合金化层的组织结构和高温氧化行为进行分析测试.结果表明,合金化层主要组成物相为TiAl以及少量的Ti3Al相.Nb主要以置换溶质原子的形式固溶于合金化层中.合金化层组织均匀,与基体呈典型的冶金结合,在不含Nb的Ti-Al合金化层中发现大量的表层裂纹及少量的贯穿性裂纹,而在Nb掺杂的合金化层中未发现明显的宏观裂纹.合金化层在800℃保温1000h的氧化增重显著低于基体,表现出优异的抗高温氧化性能.相比而言,随着Al含量和Nb掺杂量的提高,合金化层的抗高温氧化能力也随之提高.Nb掺杂提高Ti-Al合金化层抗高温氧化性能的作用机理包括减少TiO2中的空位缺陷、细化氧化物颗粒及促进Al2O3的形成.
关键词:
钛合金
,
Ti-Al合金化层
,
Nb掺杂
,
抗高温氧化性能
