網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)tibw_tc4復(fù)合材料tial3涂層制備及氧化性能

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1、碩士學(xué)位論文網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4復(fù)合材料TiAl3涂層制備及氧化性能FABRICATIONANDOXIDATIONPERFORMANCEOFTiAl3COATINGONTiBw/TC4COMPOSITESWITHNETWORKMICROSTRUCTURE謝瑩瑩哈爾濱工業(yè)大學(xué)2015年6月國內(nèi)圖書分類號：TB331學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：621密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4復(fù)合材料TiAl3涂層制備及氧化性能碩士研究生：謝瑩瑩導(dǎo)師：耿林教授申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：材料學(xué)所在單位：材料學(xué)院答辯日

2、期：2015年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex：TB331U.D.C：621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringFABRICATIONANDOXIDATIONPERFORMANCEOFTiAl3COATINGONTiBw/TC4COMPOSITESWITHNETWORKMICROSTRUCTURECandidate：XieYingyingSupervisor：Prof.GengLinAcademicDegreeAppliedfor：Masterof

3、EngineeringSpeciality：MaterialScienceAffiliation：SchoolofMaterialScienceandEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要本文以提高網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4復(fù)合材料高溫抗氧化性能為目的，采用熱浸鋁的方法在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4復(fù)合材料表面成功制備出了一層TiAl3高溫抗氧化涂層。通過掃描電鏡觀察研究了助鍍劑和表

4、面覆蓋劑、熱浸鋁保溫時間、熱處理工藝參數(shù)對網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4復(fù)合材料熱浸鋁所得TiAl3涂層致密性及層厚的影響。采用維氏硬度儀對熱浸鋁后的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4復(fù)合材料試樣基體內(nèi)部及TiAl3涂層的顯微硬度進行了表征。對熱浸鋁前后的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4復(fù)合材料試樣進行了高溫氧化測試，采用掃描電鏡、EDS能譜及XRD物相分析等分析測試方法研究了氧化層的微觀形貌和組織演變，結(jié)合氧化動力學(xué)曲線，對比分析了熱浸鋁前后網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4復(fù)合材料試樣的高溫抗氧化性能及抗氧化機理。對熱浸鋁工藝的研究結(jié)果表明，助鍍劑和表面覆

5、蓋劑的添加可以改善熱浸鋁效果，提高熱浸鋁所得TiAl3涂層的厚度；相同鋁液溫度，熱浸鋁保溫時間越長，所得TiAl3涂層越厚；熱浸鋁后進行后續(xù)熱處理可以提高TiAl3涂層的厚度及致密性，熱處理溫度越高、時間越長，TiAl3涂層越厚。針對網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4復(fù)合材料，合適的熱浸鋁工藝為：助鍍劑（6%NaCl水溶液+4%KF水溶液）、表面覆蓋劑（KCl:NaCl:NaF=4:3:1），鋁液溫度800℃、保溫時間30min，熱處理溫度650℃、熱處理時間5h。顯微硬度結(jié)果表明，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4復(fù)合材料熱浸鋁后由內(nèi)到外分別為

6、TiBw/TC4層（有TiBw/無TiBw）、TiAl3層（致密部分/疏松部分）和純Al層，HV值分別為473/340、435/142、38。高溫氧化測試結(jié)果表明，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4復(fù)合材料原試樣氧化產(chǎn)物主要是TiO2，并有少量Al2O3，600℃氧化不嚴重，無明顯氧化層形成，氧化增重曲線呈近似拋物線型增加，而在700℃和800℃氧化嚴重，氧化皮大量脫落，形成多層氧化層，氧化增重曲線呈近似直線型增加。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4熱浸鋁試樣氧化產(chǎn)物主要是TiO2和Al2O3，600℃時幾乎沒有發(fā)生氧化；700℃氧化也不嚴重，無

7、明顯氧化層，氧化增重很??；800℃時少量氧化，表面形成了一個個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的氧化膜單元，緩解了氧化層和基體材料間的熱失配，提高了兩者結(jié)合強度，使氧化膜不易脫落?？傮w來說，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4復(fù)合材料熱浸鋁制備TiAl3涂層顯著地提高了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4復(fù)合材料在600℃~800℃時的抗氧化性能。關(guān)鍵詞：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4；熱浸鋁；反應(yīng)熱處理；TiAl3涂層；高溫氧化性能-I-AbstractAbstractTheaimofthispaperistoincreasetheoxidationpropertiesofth

8、eTiBw/TC4titaniummatrixcompositeswithnetworkmicrostructureinhightemperature.TiAl3coatingwassuccessfullymadeontheTiBw/TC4titaniummatrixcomp