阻燃Ti-Nb合金的等離子表面冶金法制備及性能研究.pdf

1、常規(guī)鈦合金在一定的氣壓、溫度和工作條件下會發(fā)生氧化和燃燒,而且蔓延速度很快,俗稱之為“鈦火”。鈦合金的可燃性限制了其在某些服役條件下的應(yīng)用。阻燃鈦合金的研究與應(yīng)用已經(jīng)取得一些成就,但無論在阻燃機理研究及生產(chǎn)開發(fā)應(yīng)用上都有待進一步展。阻燃鈦合金比較突出的問題是熔煉困難、加工性能差、整體力學(xué)性能降低等。
　　 針對以上問題,本文采用雙層輝光等離子滲金屬技術(shù)在鈦合金表面進行滲鈮處理,在常規(guī)鈦合金表面制備Ti-Nb阻燃合金層。其優(yōu)點是阻

2、燃功能由表面阻燃合金層承擔,整體力學(xué)則靠基體鈦材承擔,保持了鈦合金比強度高等優(yōu)點；合金用量較小,大大降低了阻燃鈦合金的成本。TC11表面滲Nb后用光學(xué)電鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、X射線衍射(XRD)分析了改性層的顯微組織、化學(xué)成分及其相組成,并測試了其彈性模量、顯微硬度、高溫和常溫摩擦磨損性能、抗高溫氧化性能及阻燃性能。通過系統(tǒng)研究了各工藝參數(shù)對合金層形成的影響,得出了等離子滲Nb優(yōu)化工藝參數(shù)為:溫度:T=900

3、℃～950℃；時間:t=3h；氣壓:P=40Pa;極間距:d=20mm；源極電壓:Vs=900～1000V;陰極電壓:Vc=300～450V。在此條件下形成的表面改性層有效厚度接近18μm,Nb元素含量由表及里均勻下降,滲層主要由Nb在β-Ti中形成的置換圍溶體相及AlNb2相組成。TC11滲Nb后的表面納米硬度為6.71GPa,為基體的1.9倍；彈性模量為161GPa,相較于基體略有降低。高溫氧化試驗表明,650℃、750℃和850℃