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

Ｖ

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。

１

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

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