钛合金表面激光熔覆Ti-Al-Cr涂层的组织及其高温抗氧化性能
发布时间：2021-01-17 17:40
钛合金是近些年来发展起来的一种重要金属,具有密度小、比强度高、耐腐蚀性好、热导率低、无毒无磁、生物相容性好等特点,广泛应用于航空航天、船舶、生物及体育用品等诸多领域,其中高温钛合金主要应用于航空发动机叶片等领域,以提高飞机的推重比和使用性能。但钛合金在600℃以上工作时,会迅速发生氧化,从而使零件失效,这严重限制了钛合金在高温环境下的应用。Ti Al金属间化合物具有密度低、弹性模量高、高温强度优良和抗氧化好等优点,被称为重要的新型航空航天材料,但它的室温塑性差、在高温下也会出现抗氧化性能不足,这也影响了其在在高温下的应用。通过加入第三种元素Cr可明显改善其抗氧化性能,Cr的加入可以提高Ti-Al-Cr三元体系中Al的活度,并促进Al2O3的生成,显著降低金属的氧化速率,提高其极限温度下的使用。本文根据Ti-Al-Cr在高能激光束的作用下的原位合成反应,采用激光熔覆技术在TC6钛合金表面制备了宏观质量良好、形状规则且无明显孔洞与裂纹的Ti-Al-Cr涂层。使用OM观察涂层的显微组织形貌,利用SEM观察涂层的微观形貌,结合EDS分析涂层化学成分,...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ti-O相图
贾蔚菊等[6]研究了 Ti60 钛合金在 600-750℃的氧化规律，600℃下钛没有氧化，随着温度升高，合金表面生成了了以 TiO2为主的氧化膜，氧含有微量的 Al2O3，氧化膜与合金之间存在明显的分界层，氧化动力学50℃呈直线-抛物线规律。曾尚武[7]等研究了 TC4 钛合金在 650-800℃的，发现钛合金的氧化增重与氧化时间和氧化温度有关，经 12 h 氧化后，面氧化膜成分为 TiO2与 Al2O3，但 Al2O3含量很低。其中 TiO2主要分布外层，Al2O3则主要分布氧化膜内层。650℃的氧化动力学曲线呈抛物线为钛合金表面的氧化膜组织致密，保护了内部金属不被氧化，750℃时呈线规律氧化膜出现剥落现象，850℃氧化时氧化膜大面积剥落，曲线呈。崔文方等[8]研究了 IMI834 钛合金 550℃-750℃的高温氧化行为，经 10，在 500℃下合金的氧化增重非常小几乎为 0；在 600℃时氧化增重略高但数值也很小；650℃以后氧化增重明显增大，呈抛物-直线线规律；化膜组织变得疏松，表面出现了孔洞，加剧了内部金属与氧气反应。
图 1.3 激光熔覆设备工作原理图Fig. 1.3 Working principle of laser cladding equipment粉末预置法是将熔覆所需粉末预先放置于金属基材表面，随后使用高能激光束照射，将预置的粉末层熔化，同时基材的表面一薄层也一起熔化，凝固后得到激光熔覆涂层，熔覆涂层与基材也呈冶金结合。粉末预置法具有制备工艺较为简单、操作灵活等特点，但也出现熔深不易控制，存在较大稀释率等问题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金表面梯度Al2O3陶瓷涂层的高温抗氧化性能[J]. 杜文博,姚正军,陶学伟,罗西希. 材料导报. 2017(14)
[2]钛合金表面激光熔覆Nb-Al-Ti高温合金涂层组织与性能[J]. 单晓浩,王存山,于群. 中国激光. 2016(08)
[3]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)
[4]加弧辉光渗铝对TC4钛合金抗高温氧化性能的影响[J]. 戴景杰,朱季云,庄蕾,李守英. 电镀与涂饰. 2015(11)
[5]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)
[6]激光熔覆制备高熵合金MoFeCrTiWAlxSiy涂层的组织与性能[J]. 安旭龙,刘其斌,郑波. 红外与激光工程. 2014(04)
[7]航空发动机用新型高温钛合金研究进展[J]. 黄旭,李臻熙,高帆,黄浩. 航空制造技术. 2014(07)
[8]多弧离子镀Cr涂层对γ-TiAl合金高温氧化性能的影响[J]. 魏祥飞,张平则,魏东博,周鹏,张扬,陈小虎,王琼,王若男. 稀有金属材料与工程. 2014(03)
[9]激光铝热还原法制备Al2O3/Ti-Al基复合涂层[J]. 张晓伟,刘洪喜,蒋业华,范氏红娥. 无机材料学报. 2013(09)
[10]TC4合金双辉等离子渗Cr高温氧化行为[J]. 魏东博,张平则,姚正军,梁文萍,缪强,徐重. 材料热处理学报. 2011(10)
博士论文
[1]钛合金表面激光熔覆陶瓷Ti-Al-Si复合涂层的组织结构与耐磨性[D]. 张红霞.山东大学 2016
[2]钛合金表面溶胶—凝胶法制备高温防护涂层研究[D]. 任保轶.东北大学 2012
硕士论文
[1]钛合金表面激光熔覆Ti-Al-Si涂层的结构特征及其高温抗氧化性能[D]. 董涛.昆明理工大学 2017
[2]激光熔覆难熔多组元高熵合金涂层设计与制备[D]. 穆永坤.昆明理工大学 2017
[3]激光熔覆高铌Ti-Al金属间化合物涂层组织及其抗氧化性能[D]. 李正学.昆明理工大学 2016
[4]TiAlCr系高温钛合金防护涂层研究[D]. 郭文英.沈阳大学 2008
[5]Ti6Al4V双层辉光渗铝工艺与性能的研究[D]. 段良辉.太原理工大学 2006
本文编号：2983309
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ti-O相图
贾蔚菊等[6]研究了 Ti60 钛合金在 600-750℃的氧化规律，600℃下钛没有氧化，随着温度升高，合金表面生成了了以 TiO2为主的氧化膜，氧含有微量的 Al2O3，氧化膜与合金之间存在明显的分界层，氧化动力学50℃呈直线-抛物线规律。曾尚武[7]等研究了 TC4 钛合金在 650-800℃的，发现钛合金的氧化增重与氧化时间和氧化温度有关，经 12 h 氧化后，面氧化膜成分为 TiO2与 Al2O3，但 Al2O3含量很低。其中 TiO2主要分布外层，Al2O3则主要分布氧化膜内层。650℃的氧化动力学曲线呈抛物线为钛合金表面的氧化膜组织致密，保护了内部金属不被氧化，750℃时呈线规律氧化膜出现剥落现象，850℃氧化时氧化膜大面积剥落，曲线呈。崔文方等[8]研究了 IMI834 钛合金 550℃-750℃的高温氧化行为，经 10，在 500℃下合金的氧化增重非常小几乎为 0；在 600℃时氧化增重略高但数值也很小；650℃以后氧化增重明显增大，呈抛物-直线线规律；化膜组织变得疏松，表面出现了孔洞，加剧了内部金属与氧气反应。
图 1.3 激光熔覆设备工作原理图Fig. 1.3 Working principle of laser cladding equipment粉末预置法是将熔覆所需粉末预先放置于金属基材表面，随后使用高能激光束照射，将预置的粉末层熔化，同时基材的表面一薄层也一起熔化，凝固后得到激光熔覆涂层，熔覆涂层与基材也呈冶金结合。粉末预置法具有制备工艺较为简单、操作灵活等特点，但也出现熔深不易控制，存在较大稀释率等问题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金表面梯度Al2O3陶瓷涂层的高温抗氧化性能[J]. 杜文博,姚正军,陶学伟,罗西希. 材料导报. 2017(14)
[2]钛合金表面激光熔覆Nb-Al-Ti高温合金涂层组织与性能[J]. 单晓浩,王存山,于群. 中国激光. 2016(08)
[3]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)
[4]加弧辉光渗铝对TC4钛合金抗高温氧化性能的影响[J]. 戴景杰,朱季云,庄蕾,李守英. 电镀与涂饰. 2015(11)
[5]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)
[6]激光熔覆制备高熵合金MoFeCrTiWAlxSiy涂层的组织与性能[J]. 安旭龙,刘其斌,郑波. 红外与激光工程. 2014(04)
[7]航空发动机用新型高温钛合金研究进展[J]. 黄旭,李臻熙,高帆,黄浩. 航空制造技术. 2014(07)
[8]多弧离子镀Cr涂层对γ-TiAl合金高温氧化性能的影响[J]. 魏祥飞,张平则,魏东博,周鹏,张扬,陈小虎,王琼,王若男. 稀有金属材料与工程. 2014(03)
[9]激光铝热还原法制备Al2O3/Ti-Al基复合涂层[J]. 张晓伟,刘洪喜,蒋业华,范氏红娥. 无机材料学报. 2013(09)
[10]TC4合金双辉等离子渗Cr高温氧化行为[J]. 魏东博,张平则,姚正军,梁文萍,缪强,徐重. 材料热处理学报. 2011(10)
博士论文
[1]钛合金表面激光熔覆陶瓷Ti-Al-Si复合涂层的组织结构与耐磨性[D]. 张红霞.山东大学 2016
[2]钛合金表面溶胶—凝胶法制备高温防护涂层研究[D]. 任保轶.东北大学 2012
硕士论文
[1]钛合金表面激光熔覆Ti-Al-Si涂层的结构特征及其高温抗氧化性能[D]. 董涛.昆明理工大学 2017
[2]激光熔覆难熔多组元高熵合金涂层设计与制备[D]. 穆永坤.昆明理工大学 2017
[3]激光熔覆高铌Ti-Al金属间化合物涂层组织及其抗氧化性能[D]. 李正学.昆明理工大学 2016
[4]TiAlCr系高温钛合金防护涂层研究[D]. 郭文英.沈阳大学 2008
[5]Ti6Al4V双层辉光渗铝工艺与性能的研究[D]. 段良辉.太原理工大学 2006
本文编号：2983309
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/2983309.html
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