《Ti_2AlN_TiAl复合材料的高温氧化行为》.pdf

第 40 卷 第 6 期 稀有金属材料与工程 Vol.40, No.6 2011 年 6 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING June 2011 Ti AlN/TiAl 复合材料的高温氧化行为 2 孙东立，孙 涛，王 清，武高辉，韩秀丽，郭 强 (哈尔滨工业大学，黑龙江 哈尔滨 150001) 摘 要：采用压力浸渗法制备 Ti AlN/TiAl 复合材料(Ti AlN 体积分数 25%) ，研究该复合材料的高温氧化行为。结果表 2 2 明： 600~800 ℃，材料氧化过程分为初期快速氧化和后期缓慢氧化两阶段；900~1100 ℃，氧化过程分为初期快速氧化、 中期缓慢氧化和后期匀速氧化 3 阶段；但是 1100 ℃时，材料氧化的第 2 阶段(缓慢氧化阶段)很短暂。800，1000，1100 ℃氧化 24 h 后，复合材料增重分别为 0.83 ，2.58 和 27 mg/cm2 。同时研究了 Ti AlN/TiAl 复合材料在不同温度区间、不 2 同氧化阶段的氧化产物、氧化层厚度和氧化层结构变化规律，分析讨论影响复合材料氧化性能的主要因素。 关键词：Ti2AlN/TiAl 复合材料；高温氧化；氧化层结构 中图法分类号：TB333 文献标识码：A 文章编号：1002-185X(2011)06-1050-05 用于制造航天器动力装置的 TiAl 合金，其工作环 炉中进行，氧化温度区间为 600~1100 ℃，控温精度 境多为高温氧化/腐蚀性气氛[1-3] ，苛刻的工作条件对 为±5 ℃。保温时间为 15 min~24 h。试样氧化后空冷 材料的抗氧化性能提出了很高的要求，一些常见 Ti-Al 至室温再次称重。使用 FEI-quanta200 型扫描电镜观 系金属间化合物的抗氧化性能已有较多研究报道[4-8] 。 察氧化试样表面和氧化层横截面形貌，实验加速电压 为了进一步提高 TiAl 合金的高温性能，材料工作者开 为 15.0 kV；复合材料及其氧化层的相组成使用日本 展了 TiAl 基复合材料的研究。复合材料的氧化性能是 理学 D/max2200 型 X 射线衍射仪确定，试验电压 400 基体和增强体高温性能的综合反映，高温下两者间可 kV ，电流 30 mA ，铜靶，步距 0.02° ，扫描速度 4°/min 。 能发生相互作用，因此 TiAl 基复合材料的氧化过程更 2 结果及讨论 加复杂。 Ti AlN 是一种具有金属-陶瓷双重性能的化合物， 2.1 Ti AlN/TiAl 复合材料的组织与氧化动力学曲线 2 2 它既具有金属可进行机械加工的特点，又具有陶瓷高