核—壳结构钛合金材料的高温氧化行为研究
发布时间：2021-06-08 21:41
钛及钛合金因其优异的综合性能而常被作为高温结构部件,应用于航空、航天和汽车等领域。其中,纯钛和TC4合金是应用最为广泛的钛合金材料,其长时间工作温度可达350℃。近年来,随着钛合金的不断发展,开发低成本和高性能的新型钛合金成为钛合金材料研究的关键课题。本课题组主要通过引入呈网状分布的核壳结构微粒来实现钛合金材料的改性,结构表明其具有优异的力学性能。但是,当合金在高温条件下使用时,其抗氧化性能是制约合金能否长期服役的关键因素。本文首先对比研究基体钛合金和核壳结构钛合金在600℃和700℃下的氧化动力学规律。其次,通过采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能量分散谱仪（EDS）等分析方法研究氧化膜的物相成分、表面形貌、截面结构及元素成分分布。最后,讨论分析核壳结构对钛合金高温氧化行为的影响机理。得出以下结论:1.核壳结构Ti-O合金在600℃和700℃的氧化动力学规律均符合抛物线规律,并且其氧化膜的物相成分与同等氧化条件下纯钛氧化膜的物相成分相同。但是,在600℃下氧化时,核壳结构Ti-O合金的抗高温氧化性能劣于纯Ti,而在700℃下氧化时,规律截然相反。造成这种现象的主要原...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金属氧化示意图
[56]中所提到的钛基复合材料的结构设计理念相似，核壳结构钛合金材料的制备过程（图1-2）是通过对钛基体粉末颗粒进行热处理（渗氧或渗氮）获得以渗氧层或渗氮层（硬相）为壳，钛基体本身（软相）为核而形成的符合H-S理论上限模型结构特征（图1-3）的核壳结构单元，并且在随后的放电等离子体烧结过程中充分保留了钛基体单元的完整性，从而能够在更大程度上优化钛合金材料的性能。图1-2 样品制备过程示意图Fig. 1-2 A schematic illustration depicting the formation procedures of the samples
限随增强相含量变化曲线（灰色区域为硬相，白n bounds, black area and white area represent the reinphase respectively结烧结过程中晶粒快速生长和溶质充分扩散的末冶金烧结工艺制备[11]。放电等离子体烧结来新生的一种快速烧结工艺，由于其烧结过中晶粒的快速生长和溶质的充分扩散，因此和复合材料[58]。图1-4为日本住友石碳矿业株由轴向压力装置和烧结模具、脉冲电流发生结过程中，通过各个部分的协同作用从而制织。
【参考文献】：
期刊论文
[1]富氮网状核壳结构Ti-6Al-4V合金组织和力学性能研究[J]. 张波,周宣,董龙龙,曹辉辉,张于胜. 中国材料进展. 2018(07)
[2]连续SiC纤维增强钛基复合材料研制[J]. 黄浩,王敏涓,李虎,李四青,张书铭,李臻熙,黄旭,解川. 航空制造技术. 2018(14)
[3]高温氧化后Ti6Al4V合金渗氧层的微观结构和力学性能[J]. 潘仁静,张洋,张显程,涂善东,钱夏夷. 机械工程材料. 2016(11)
[4]非连续颗粒增强钛基复合材料制备技术与研究进展[J]. 韩远飞,邱培坤,孙相龙,冯家浩,王立强,吕维洁. 航空制造技术. 2016(15)
[5]TC4钛合金高温氧化行为[J]. 曾尚武,江海涛,赵爱民. 稀有金属材料与工程. 2015(11)
[6]核壳结构纳米复合材料的应用现状[J]. 黄凌峰,刘建明,杨永琦,程旭莹,鲁秋源,刘通. 热喷涂技术. 2014(03)
[7]钛合金氧化行为研究进展[J]. 李旭升,辛社伟,毛小南,李倩,葛鹏,周伟. 钛工业进展. 2014(03)
[8]工业纯钛的高温热氧化行为[J]. 李旭,彭小燕,段雨露,张履国,赵以容,王学文,徐国富. 中国有色金属学报. 2013(08)
[9]西北有色金属研究院钛合金研究进展[J]. 白保良,朱梅生. 钛工业进展. 2013(03)
[10]Ti600合金的高温氧化行为研究[J]. 汤海芳,赵永庆,洪权,王震. 稀有金属材料与工程. 2012(07)
博士论文
[1](Ti5Si3-TiAl)/TiAl层状复合板组织形成机制与高温力学及抗氧化行为[D]. 张桐桐.哈尔滨工业大学 2018
[2]放电等离子烧结Ni3Al及其复合材料的高温压缩与抗氧化性能[D]. 曹国剑.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]网状结构TiBw/TC4复合材料TiAl3涂层制备及氧化性能[D]. 谢莹莹.哈尔滨工业大学 2015
[2]网状结构（TiBw+TiCp）/TC4复合材料高温抗氧化与力学性能研究[D]. 付玉.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3219254
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金属氧化示意图
[56]中所提到的钛基复合材料的结构设计理念相似，核壳结构钛合金材料的制备过程（图1-2）是通过对钛基体粉末颗粒进行热处理（渗氧或渗氮）获得以渗氧层或渗氮层（硬相）为壳，钛基体本身（软相）为核而形成的符合H-S理论上限模型结构特征（图1-3）的核壳结构单元，并且在随后的放电等离子体烧结过程中充分保留了钛基体单元的完整性，从而能够在更大程度上优化钛合金材料的性能。图1-2 样品制备过程示意图Fig. 1-2 A schematic illustration depicting the formation procedures of the samples
限随增强相含量变化曲线（灰色区域为硬相，白n bounds, black area and white area represent the reinphase respectively结烧结过程中晶粒快速生长和溶质充分扩散的末冶金烧结工艺制备[11]。放电等离子体烧结来新生的一种快速烧结工艺，由于其烧结过中晶粒的快速生长和溶质的充分扩散，因此和复合材料[58]。图1-4为日本住友石碳矿业株由轴向压力装置和烧结模具、脉冲电流发生结过程中，通过各个部分的协同作用从而制织。
【参考文献】：
期刊论文
[1]富氮网状核壳结构Ti-6Al-4V合金组织和力学性能研究[J]. 张波,周宣,董龙龙,曹辉辉,张于胜. 中国材料进展. 2018(07)
[2]连续SiC纤维增强钛基复合材料研制[J]. 黄浩,王敏涓,李虎,李四青,张书铭,李臻熙,黄旭,解川. 航空制造技术. 2018(14)
[3]高温氧化后Ti6Al4V合金渗氧层的微观结构和力学性能[J]. 潘仁静,张洋,张显程,涂善东,钱夏夷. 机械工程材料. 2016(11)
[4]非连续颗粒增强钛基复合材料制备技术与研究进展[J]. 韩远飞,邱培坤,孙相龙,冯家浩,王立强,吕维洁. 航空制造技术. 2016(15)
[5]TC4钛合金高温氧化行为[J]. 曾尚武,江海涛,赵爱民. 稀有金属材料与工程. 2015(11)
[6]核壳结构纳米复合材料的应用现状[J]. 黄凌峰,刘建明,杨永琦,程旭莹,鲁秋源,刘通. 热喷涂技术. 2014(03)
[7]钛合金氧化行为研究进展[J]. 李旭升,辛社伟,毛小南,李倩,葛鹏,周伟. 钛工业进展. 2014(03)
[8]工业纯钛的高温热氧化行为[J]. 李旭,彭小燕,段雨露,张履国,赵以容,王学文,徐国富. 中国有色金属学报. 2013(08)
[9]西北有色金属研究院钛合金研究进展[J]. 白保良,朱梅生. 钛工业进展. 2013(03)
[10]Ti600合金的高温氧化行为研究[J]. 汤海芳,赵永庆,洪权,王震. 稀有金属材料与工程. 2012(07)
博士论文
[1](Ti5Si3-TiAl)/TiAl层状复合板组织形成机制与高温力学及抗氧化行为[D]. 张桐桐.哈尔滨工业大学 2018
[2]放电等离子烧结Ni3Al及其复合材料的高温压缩与抗氧化性能[D]. 曹国剑.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]网状结构TiBw/TC4复合材料TiAl3涂层制备及氧化性能[D]. 谢莹莹.哈尔滨工业大学 2015
[2]网状结构（TiBw+TiCp）/TC4复合材料高温抗氧化与力学性能研究[D]. 付玉.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3219254
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