原位TiCp-Ti復(fù)合材料的耐蝕性研究.pdf

1、隨著顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大，人們開始關(guān)注其耐蝕性、耐磨性等非常規(guī)力學(xué)性能的研究。但由于腐蝕過程影響因素眾多，加上復(fù)合材料本身組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，增加了顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料腐蝕性能研究的難度。因此，對原位TiC顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料腐蝕行為的研究順應(yīng)該種材料的發(fā)展要求，極具現(xiàn)實(shí)意義，對鈦基復(fù)合材料作為結(jié)構(gòu)材料使用的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。 本文采用熔鑄法原位合成了TiC顆粒增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料，并以其為研究對象，采用TG

2、-DTA/DSC熱重分析儀和M283恒電位儀分別測試了復(fù)合材料的高溫氧化行為和常溫腐蝕行為，分析了溫度、氣體介質(zhì)及流速、碳含量和合金元素Al對復(fù)合材料高溫氧化性能的影響以及碳含量和合金元素Al對復(fù)合材料腐蝕行為的影響；并按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB10124-88《金屬材料實(shí)驗(yàn)室均勻腐蝕全浸泡試驗(yàn)方法》對復(fù)合材料進(jìn)行浸泡試驗(yàn)，進(jìn)一步分析復(fù)合材料的常溫腐蝕狀況。利用X射線衍射、掃描電鏡和能譜等手段對氧化/腐蝕后的試樣表面進(jìn)行組織形貌觀察及氧化/腐蝕產(chǎn)

3、物分析，闡述了復(fù)合材料的氧化/腐蝕機(jī)理。 復(fù)合材料的高溫氧化研究結(jié)果表明：純鈦及復(fù)合材料的氧化動力學(xué)基本上遵循拋物線規(guī)律；隨著氧化溫度的升高，氧化時(shí)間的延長和環(huán)境中氧濃度的提高，材料的氧化越嚴(yán)重；純鈦、Ti基復(fù)合材料和Ti6Al基復(fù)合材料的抗高溫氧化性能依次遞增，TiC增強(qiáng)相及合金元素Al能顯著改善材料的耐高溫氧化性能，且增強(qiáng)體含量越高，復(fù)合材料的抗高溫氧化性越好；鈦基復(fù)合材料的氧化增重是由O原子由外向里擴(kuò)散為氧化控制步驟的，它

4、的氧化機(jī)理因TiC的加入而與純鈦(均勻氧化)不同，屬非均勻氧化；均勻分布在鈦基復(fù)合材料中的TiC增強(qiáng)體的氧化能夠促進(jìn)局部致密氧化膜的形成，提高復(fù)合材料表面上整個(gè)氧化膜的致密性，增強(qiáng)它的抗氧化性能；純鈦及Ti基復(fù)合材料表面的氧化膜主要為金紅石型的TiO2相，而Ti6Al基復(fù)合材料的表面氧化膜為TiO2和Al2O3-的復(fù)合相。 復(fù)合材料的常溫腐蝕研究結(jié)果表明：純鈦、Ti基復(fù)合材料和Ti6Al基復(fù)合材料的耐蝕性依次下降，TiC顆粒和A

5、l元素的添加均使得Ti基復(fù)合材料的耐蝕性下降，且隨著增強(qiáng)體含量的增高，復(fù)合材料的耐蝕性下降；Ti基復(fù)合材料腐蝕后表面的鈍化膜為TiO2相，而Ti6Al基復(fù)合材料表面的鈍化膜為TiO2和Al2O3復(fù)合鈍化層，兩種材料在水溶液中的腐蝕機(jī)制均為點(diǎn)蝕和電偶腐蝕。 可見，采用熔鑄法制備原位生成TiC顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料時(shí)，在合理范圍內(nèi)適當(dāng)提高增強(qiáng)相的含量、添加適量的合金元素等手段可獲得具有優(yōu)良抗高溫氧化性能的復(fù)合材料，在適當(dāng)環(huán)境中可充分利