Ti60高温钛合金氧化行为研究(1)

第39卷2010拒

第5期5月

RARE

稀有金属材料与工程

METALMATERIA【,SANDENGn屺ERjNG

V01.39,No.5

May2010

Ti60高温钛合金氧化行为研究

贾蔚菊1,曾卫东1,刘建荣2,王青江2,周义刚1

(1.西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安710072)

(2.中国科学院金属研究所,辽宁沈阳110016)

摘要:研究Ti60高温钛合金在600—750℃范围内的氧化行为。氧化增重试验及XRD、SEM分析结果表明,Ti60合金在600~750℃范围内氧化0-100h条件下,由Wagner的氧化经验公式计算得氧化指数n在l—,2之间,氧化激活能为

256100

kJ/tool,氧化符合线性.抛物线混合规律。在600℃氧化100h及750℃氧化10h,氧化产物为Ti02,经750℃、h长时间氧化后,表面有少量A1203生成,氧化物优先沿原始口晶界形核。氧除了会在试样表面形成氧化层外,还

会向基体中扩散形成脆性富氧层,从而影响合金力学性能。随着氧化温度的升高和时间的延长,富氧层厚度增厚。关键词:Ti60高温钛合金:氧化;富氧层

中图法分类号:TGl46.4

文献标识码:A

文章编号:1002.185X(2010)05.0781-06

随着航空航天技术的不断发展,作为发动机压气机转子和叶片重要候选材料的高温钛合金愈来愈受到人们的重视[1,21。Ti60合金是在IMl834合金基础上提高Si元素含量,增添Ta元素设计而成的一种新型的近a型高温钛合金。研究表明,增加si元素含量,能够有效提高合金的蠕变性能,从而改善其高温性能【3】。Ti60合金是先进航空发动机压气机中在600℃下工作的高温部件的候选材料【41。由于a—Ti中能固溶34at%的氧,而且氧为a稳定元素,因而高温下Ti60合金在空气中长时间暴露时,氧不仅会在其表面形成氧化层,而且会向基体内部扩散形成富氧层,从而影响其力学性能。为解决钛合金这一问题,国内外开展了广泛的研究。K

Sai

金在620℃有较好的抗氧化性能,其连续氧化动力学符合抛物线规律;在720和800℃时,氧化严重,其连续氧化曲线近似直线规律。

目前来看,对于Ti60合金在其预期使用温度600℃及其以上温度的氧化动力学及组织形貌特征的系统研究还比较少。本研究采用连续氧化增重法研究Ti60合金在600--750℃温度范围的氧化动力学,计算其氧化激活能,揭示其氧化规律,并对其氧化机制进行探讨。

实验

所采用的Ti60合金由宝钛集团提供,铸锭经开坯、改锻后得到试验用料,其组织形貌如图1所示。由等轴口相及转变口相组成,为典型的等轴组织。

Srinadh等研究了IMl834合金在

600~800℃范围内的氧化行为,研究结果表明[51,IMl834合金在600℃氧化很少,随着温度的升高氧化速率增大,同时还发现在两相区处理的试样比在单相口区处理的试样氧化速率快。Leyens等对IMl834合金及Till00合金在750℃氧化100h后的氧化行为做了研究【6】。结果表明,Till00合金的氧化性能更多的依赖于合金组织,而对于两种合金而言,片层组织总是比等轴组织具有更好的抗氧化性能。我国刘海平等研究了Ti60合金在700℃长期氧化后的形貌特征。结果表明,氧化产物剥落是导致Ti60合金长期氧化性较差的原因【7】。蔡伯成等对Ti60合金分别在620,720和800℃的氧化行为做了研究。结果表明【s】,Ti60合

收稿日期:2009-05—10

图l试样微观组织形貌

Fig.1

MicrostruetureofTi60alloy

基金项目:国家“973”计划(2007CB613807):新世纪优秀人才支持计划(NCET-07-0696)

作者简介:贾蔚菊,女,1981年生,博士,西北工业大学材料学院,陕西西安710072,电话:029—88494298,E

Ti60高温钛合金氧化行为研究(1)

mil:zengwd@nwpu.edu.阻

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