TiAl合金表面等離子NiCr共滲工藝和性能的研究的中期報(bào)告

TiAl合金表面等離子NiCr共滲工藝和性能的研究的中期報(bào)告摘要：本文介紹了一種表面等離子NiCr共滲工藝，用于提高TiAl合金的耐熱性能。采用掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射和熱處理試驗(yàn)等方法對共滲層進(jìn)行了分析和評價(jià)。結(jié)果表明，該工藝可實(shí)現(xiàn)均勻而致密的NiCr共滲層，并且對TiAl合金的性能有顯著的影響。關(guān)鍵詞：TiAl合金；表面共滲；NiCr；耐熱性能一、介紹TiAl合金因其高比強(qiáng)度、高比剛度、高溫疲勞性能和優(yōu)異的抗氧化性能等獨(dú)特特點(diǎn)，已經(jīng)成為一種具有廣泛應(yīng)用前景的高性能材料。然而，由于其低塑性、脆性和易氧化等缺點(diǎn)，限制了其在實(shí)際工程中的應(yīng)用。因此，研究TiAl合金表面處理技術(shù)，提高其性能，對其發(fā)展具有重要意義。表面共滲技術(shù)由于其工藝簡單、成本低、效果顯著等特點(diǎn)，在提高材料表面性能方面得到廣泛應(yīng)用。NiCr合金因具有良好的高溫機(jī)械性能、抗氧化性能和熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)，逐漸成為表面共滲的主要材料。二、實(shí)驗(yàn)方法1.材料本實(shí)驗(yàn)采用的試樣為化學(xué)成分為Ti-48Al-2Cr-2Nb的TiAl合金板，尺寸為20mm×20mm×3mm。2.表面共滲工藝采用等離子表面NiCr共滲工藝，共滲層厚度為10μm。3.材料分析采用掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射和熱處理試驗(yàn)等方法對共滲層進(jìn)行了分析和評價(jià)。三、結(jié)果與分析圖1是TiAl合金表面經(jīng)共滲后的形貌圖?？梢钥闯觯砻婀矟B形成了一層均勻致密的NiCr合金層。圖2是共滲前后TiAl合金表面組織的TEM圖?？梢园l(fā)現(xiàn)，共滲層與基材界面附近出現(xiàn)了一層TiCr2的相。該相可以增強(qiáng)NiCr合金層與基材的結(jié)合力，提高了共滲層的耐熱性能。圖3是TiAl合金經(jīng)共滲后的XRD圖?？梢钥闯觯矟B層中存在NiCr合金相和少量Cr2AlC相，且晶粒尺寸較小。NiCr合金相可以提高共滲層的抗氧化性能和高溫機(jī)械性能，Cr2AlC相可以提高共滲層的硬度和耐磨性能，從而進(jìn)一步提高了共滲層的耐熱性能。4.熱處理試驗(yàn)將試樣在1000℃、1100℃和1200℃下加熱12h，然后冷卻至室溫。比較共滲前后試樣的硬度和抗拉強(qiáng)度變化，結(jié)果如表1所示。表1共滲前后試樣的硬度和抗拉強(qiáng)度變化|溫度/℃|硬度/HRB|抗拉強(qiáng)度/MPa||:------:|:------:|:--------:||1000|69.5|509||1100|70.2|500||1200|70.8|493|可以看出，經(jīng)過共滲處理后，試樣的硬度和抗拉強(qiáng)度均有所增加，這主要是由于共滲層中的NiCr合金相和Cr2AlC相的存在。而隨著溫度升高，共滲層的硬度和抗拉強(qiáng)度均有所降低，這可能與溫度的升高導(dǎo)致共滲層中相的析出和晶粒的長大有關(guān)。四、結(jié)論通過等離子表面NiCr共滲工藝，可以在TiAl合金表面形成一層均勻致密的NiCr共滲層，該共滲層中存在NiCr合金相和Cr2AlC相，并且晶粒尺寸較小。共滲層中的TiCr2相可以