热处理条件下激光原位合成高铌Ti-Al金属间化合物复合涂层的微结构特征

发布时间：2018-02-28 06:22

  本文关键词： 激光原位合成 热处理 Ti-Al金属间化合物 复合涂层 微观组织　出处：《光学精密工程》2017年06期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：为了提高钛合金的高温抗氧化性能,推动钛合金在高温和复杂工况环境下的进一步工程应用,利用高能激光束作用下Ti、Al、Nb三种元素混合粉末之间的原位反应在BT3-1钛合金表面制备了高温抗氧化的高铌Ti-Al金属间化合物复合涂层。针对原位反应所制备涂层存在的缺陷,通过自行设计的热处理工艺优化了涂层和界面微观组织。借助光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了热处理前后复合涂层的物相结构及显微形貌。结果表明:热处理前的涂层主要由单质Nb、金属间化合物γ-TiAl、α_2-Ti_3Al、Ti_3Al_2等物相组成;热处理后的复合涂层,单质Nb固溶到γ-TiAl和α_2-Ti_3Al中,同时形成了新相Ti_3AlNb_(0.3),涂层近似为γ-TiAl+α_2-Ti_3Al双相层片状等轴晶组织。此外,涂层中并未观察到减弱抗氧化性的单质Nb颗粒和Ti_3Al_2相,Ti、Al、Nb的宏观偏析得以消除,涂层与基材界面位置的气孔和裂纹均以消失,出现了明显的白亮带冶金结合过渡层,涂层组织也更加均匀致密。热处理对提高钛合金表面Nb的合金化程度和改善Ti-Al金属间化合物的高温抗氧化性能起到了显著的促进作用。
[Abstract]:In order to improve the oxidation resistance of titanium alloys at high temperature and promote the further engineering application of titanium alloys under high temperature and complex working conditions, A high temperature oxidation resistant Ti-Al intermetallic compound coating with high temperature oxidation was prepared on the surface of BT3-1 titanium alloy by in situ reaction between the mixed powders of the three elements TiA1AlNb under the action of a high energy laser beam. The defects of the coating prepared by the in situ reaction were analyzed. The coating and interface microstructure were optimized by the heat treatment process designed by ourselves. The phase structure and microstructure of the composite coating before and after heat treatment were analyzed by means of optical microscope and X-ray diffractometer (XRDX), scanning electron microscope (SEM). Before heat treatment, the coating is mainly composed of simple NB, intermetallic compound 纬 -TiAl, 伪 2-Ti3AlTiTi3AlTiTi3Al2, and so on. After heat treatment, NB is dissolved into 纬 -TiAl and 伪 _ 2-Ti3AL, and a new phase Ti3AlNbbM _ (0.3) is formed. The coating is similar to 纬 -TiAl 伪 _ 2-Ti3Al lamellar equiaxed structure. It was not observed that the macroscopic segregation of NB particles and Ti_3Al_2 phase in the coating was eliminated, the pores and cracks at the interface between the coating and the substrate disappeared, and an obvious transition layer of metallurgical bonding with white bright band appeared. The microstructure of the coating is also more uniform and compact, and the heat treatment can improve the alloying degree of NB on the surface of titanium alloy and the high temperature oxidation resistance of Ti-Al intermetallics.
【作者单位】： 昆明理工大学材料科学与工程学院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(No.61368003,No.11674134) 云南省应用基础研究计划重点项目(No.2016FA020) 云南省中青年学术技术带头人后备人才资助项目(No.2014HB007)
【分类号】：TG174.4

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本文编号：1546130