感应辅助自蔓延合成Ti-Al系涂层的制备及性能研究
发布时间：2021-03-06 00:32
近年来Ti-Al系金属间化合物由于具有低密度、高比强度以及良好的高温性能等优点,是潜在的航天材料,拥有可观的发展前景。但由于TiAl本身的室温脆性,对于Ti-Al系金属间化合物的研究多偏向于合金材料的制备,涂层方面并不多见。本文采用感应辅助自蔓延高温合成技术,在5CrNiMo钢表面制备了Ti-Al系金属间化合物双相涂层。对涂层进行了相关的热力学计算,并对压坯-基体的温度场分布进行了模拟。利用SEM等检测技术分析了涂层的组成结构,最后对涂层的抗氧化性能和抗Al熔损性能进行了探究。本文得出的主要结论如下:（1）TiAl和TiAl3的反应吉布斯自由能在300-1400 K的温度范围下都是小于0的,且TiAl3的反应吉布斯自由能更小,因此TiAl3更易生成。TiAl化合物的理论绝热温度为1518 K,当预热温度为605 K时,自蔓延反应可持续进行。随着预热温度的升高,TiAl化合物的理论绝热温度先升高至TiAl熔点1733 K,因TiAl熔化吸热,在TiAl完全熔化前,绝热温度不会继续上升,故而出现平台。在TiAl完全熔化后,T...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 金属间化合物概述
1.2.1 金属间化合物的发展历程
1.2.2 金属间化合物的分类
1.3 Ti-Al系金属间化合物涂层的发展概况
1.3.1 金属间化合物涂层的制备方法
1.3.2 Ti-Al系金属间化合物涂层的国内外研究现状
1.4 自蔓延高温合成技术（SHS）
1.4.1 自蔓延高温合成简介及发展概述
1.4.2 自蔓延高温合成热力学条件
1.5 研究目标及内容
第2章 Ti-Al系金属间化合物涂层制备的热力学分析
2.1 引言
2.2 Ti-Al体系标准反应吉布斯自由能的计算
2.3 Ti-Al体系金属间化合物绝热温度的计算
2.4 本章小结
第3章 实验材料及研究方法
3.1 实验材料的选择
3.2 实验设备
3.3 实验方法
3.3.1 技术路线
3.3.2 涂层的制备方法
3.4 涂层形貌组织、微观结构和性能的检测
3.4.1 涂层硬度的测定
3.4.2 涂层表面物相分析
3.4.3 涂层微观形貌和组织的分析
3.4.4 涂层的抗氧化性能分析
3.4.5 涂层的熔损性能分析
第4章 基于 Deform 软件和正交试验对感应加热过程中的温度场进行模拟并分析优化
4.1 引言
4.2 Deform软件介绍
4.2.1 Deform软件特点
4.2.2 Deform模拟步骤
4.3 感应加热模拟
4.3.1 模型的建立
4.3.2 正交试验设计
4.3.3 参数的设定
4.4 温度场模拟分析
4.5 正交试验结果分析
4.6 本章小结
第5章 Ti-Al系金属间化合物涂层组织结构研究
5.1 引言
5.2 Ti-Al系金属间化合物涂层的组织结构分析
5.2.1 不同Ti、Al比例所制备的涂层的断面形貌与组织分析
5.2.2 不同Ti、Al比例所制备的涂层的XRD物相分析
5.2.3 Ti、Al比例1:1的Ti-Al涂层表面形貌与组织分析
5.2.4 Ti、Al比例1:1的Ti-Al涂层截面形貌与组织分析
5.3 涂层硬度测量
5.4 本章小结
第6章 Ti-Al系金属间化合物涂层性能研究
6.1 引言
6.2 Ti-Al涂层抗氧化性能分析
6.2.1 不同比例所制备涂层的氧化层宏观形貌及物相分析
6.2.2 不同比例所制备涂层的氧化增重曲线
6.2.3 Ti:Al=1:1所制备涂层的氧化层微观组织及形成过程
6.2.4 氧化膜形成过程机理分析
6.3 Ti-Al涂层耐铝合金溶液熔损性能分析
6.3.1 熔损后的Ti-Al涂层表面XRD分析
6.3.2 熔损后涂层断面的微观形貌组织分析
6.3.3 扩散溶解区厚度与时间的关系
6.3.4 熔损过程机理分析
6.4 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的学术成果
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
本文编号：3066128
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 金属间化合物概述
1.2.1 金属间化合物的发展历程
1.2.2 金属间化合物的分类
1.3 Ti-Al系金属间化合物涂层的发展概况
1.3.1 金属间化合物涂层的制备方法
1.3.2 Ti-Al系金属间化合物涂层的国内外研究现状
1.4 自蔓延高温合成技术（SHS）
1.4.1 自蔓延高温合成简介及发展概述
1.4.2 自蔓延高温合成热力学条件
1.5 研究目标及内容
第2章 Ti-Al系金属间化合物涂层制备的热力学分析
2.1 引言
2.2 Ti-Al体系标准反应吉布斯自由能的计算
2.3 Ti-Al体系金属间化合物绝热温度的计算
2.4 本章小结
第3章 实验材料及研究方法
3.1 实验材料的选择
3.2 实验设备
3.3 实验方法
3.3.1 技术路线
3.3.2 涂层的制备方法
3.4 涂层形貌组织、微观结构和性能的检测
3.4.1 涂层硬度的测定
3.4.2 涂层表面物相分析
3.4.3 涂层微观形貌和组织的分析
3.4.4 涂层的抗氧化性能分析
3.4.5 涂层的熔损性能分析
第4章 基于 Deform 软件和正交试验对感应加热过程中的温度场进行模拟并分析优化
4.1 引言
4.2 Deform软件介绍
4.2.1 Deform软件特点
4.2.2 Deform模拟步骤
4.3 感应加热模拟
4.3.1 模型的建立
4.3.2 正交试验设计
4.3.3 参数的设定
4.4 温度场模拟分析
4.5 正交试验结果分析
4.6 本章小结
第5章 Ti-Al系金属间化合物涂层组织结构研究
5.1 引言
5.2 Ti-Al系金属间化合物涂层的组织结构分析
5.2.1 不同Ti、Al比例所制备的涂层的断面形貌与组织分析
5.2.2 不同Ti、Al比例所制备的涂层的XRD物相分析
5.2.3 Ti、Al比例1:1的Ti-Al涂层表面形貌与组织分析
5.2.4 Ti、Al比例1:1的Ti-Al涂层截面形貌与组织分析
5.3 涂层硬度测量
5.4 本章小结
第6章 Ti-Al系金属间化合物涂层性能研究
6.1 引言
6.2 Ti-Al涂层抗氧化性能分析
6.2.1 不同比例所制备涂层的氧化层宏观形貌及物相分析
6.2.2 不同比例所制备涂层的氧化增重曲线
6.2.3 Ti:Al=1:1所制备涂层的氧化层微观组织及形成过程
6.2.4 氧化膜形成过程机理分析
6.3 Ti-Al涂层耐铝合金溶液熔损性能分析
6.3.1 熔损后的Ti-Al涂层表面XRD分析
6.3.2 熔损后涂层断面的微观形貌组织分析
6.3.3 扩散溶解区厚度与时间的关系
6.3.4 熔损过程机理分析
6.4 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的学术成果
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
本文编号：3066128
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