冷喷涂制备TiAl3型高温防护涂层的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 杨婧 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2011 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 熊天英 ; 金花子 |
| 关键词 | 冷喷涂 TiAl基合金 TiAl3涂层 高温防护 cold spray TiAl alloy TiAl3 type coating high temperature protection |
| 学位专业 | 材料加工工程 |
| 中文摘要 | "TiAl基金属间化合物合金因具有密度低和力学性能优异等特性，成为极具希望的新型高温结构材料，在汽车及航空航天工业具有广泛的应用前景。但是室温韧性不足以及在超过800℃时抗氧化性能较差限制了其进一步应用。在TiAl基合金表面施加抗氧化涂层是提高其抗氧化性能的有效手段。 本文采用冷喷涂及后续热扩散处理的方法在TiAl基合金上制备了几种TiAl3型涂层，研究了涂层的组织结构、硬度及高温氧化性能，并分析了涂层的热扩散形成及氧化退化机制。主要研究结果如下： 在γ-TiAl基合金上冷喷涂纯Al后经630℃，5h扩散，形成内部为DO22型TiAl3、外部为纯Al的复合涂层。在950℃氧化后，TiAl3-Al复合涂层中的相结构发生了显著的变化。涂层内部由TiAl3相变为一层均匀致密的TiAl2相，外部由纯Al相原位转化为弥散分布 Al2O3 内氧化物的TiAl3相。涂层表面生成一层连续的保护性Al2O3膜。氧化直到1000 h，涂层的氧化产物仍以Al2O3为主，含有少量TiO2。没有检测到氧扩散进入TiAl2中间层及TiAl基体内。氧化过程中，TiAl3相与基体发生互扩散反应退化为TiAl2相，而TiAl2的生长速度为先快后慢。 采用冷喷涂在γ-TiAl基合金上分别喷涂纯Al及Al-Al2O3混合粉末，然后在空气中720℃热扩散4h形成扩散态涂层。两种扩散态涂层均主要为致密的TiAl3相。不同的是，Al-Al2O3复合扩散涂层表面有Al2O3颗粒不连续地分布。950 ℃的恒温氧化试验表明两种扩散涂层均能有效地降低γ-TiAl的氧化速度。氧化动力学近似符合三段抛物线规律。在最终稳态阶段，纯Al扩散涂层的氧化速率常数Kp约为空白TiAl的1/3，而Al-Al2O3复合扩散涂层的Kp则约为空白TiAl的1/7。Al-Al2O3复合扩散涂层中不连续分布于表层的Al2O3颗粒被认为是其低氧化速率的主要因素。 首先采用辉光等离子溅射沉积一层Cr膜，再冷喷涂Al-Ti混合涂层的方法，在γ-TiAl基合金上制备出Cr+Ti-Al复合涂层。然后经640 ℃，5 h及1000 ℃，5 h的两步热扩散处理后，形成由改性L12 型TiAl3外层及TiAl2内层组成的两层复合涂层。L12型TiAl3硬度约为DO22型TiAl3的一半。950 ℃的氧化实验表明含L12型TiAl3及TiAl2的两层复合涂层显著改善了TiAl基合金的抗氧化性能。涂层表面生成单一、连续致密的α-Al2O3膜。氧化过程中，L12型TiAl3层逐渐退化，TiAl2层逐渐扩大。氧化50 h后，L12型TiAl3层呈片状不连续散布于TiAl2层中。" |
| 公开日期 | 2013-04-12 |
| 源URL | [http://210.72.142.130/handle/321006/64400]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨婧. 冷喷涂制备TiAl3型高温防护涂层的研究[D]. 北京. 中国科学院金属研究所. 2011. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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