文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
TiAl基合金等离子表面Cr-Si合金化及摩擦学行为的研究
姓名:李亚非
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:张平则
2011-03
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
TiAl 基合金以其高的比强度,比模量,高温强度而成为具有广阔应用前景的航空用钛合金。
但是航空用尤其是航空发动机用钛合金的服役条件对 TiAl 基合金耐磨性能以及高温抗氧化性
能提出了较高的要求,因此,提高 TiAl 基合金耐磨性能尤其是高温耐磨性能,同时兼顾其高温
抗氧化性能已成为关键工程问题。
针对 TiAl 基合金室温耐磨性不足,高温耐磨性差的问题,采用双层辉光离子渗金属技术在
TiAl 基合金表面 Cr-Si 共渗,并制备出不同相结构的耐磨性合金渗层。
通过工艺探索实验,得到制备优良渗层的工艺参数范围。在该范围内选择 5种参数进行 Cr-Si
共渗实验。利用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM),电子能谱仪(EDS),X 射线衍射仪(XRD)
分别对合金渗层进行组织,物相,成分的测定;利用显微硬度计进行显微硬度测试,划痕试验
仪进行结合力测试。在室温与高温(500℃)条件下对合金渗层进行摩擦学性能研究,并进行高温
抗氧化性能的研究。
各 Cr-Si 共渗合金层厚度均达到 10μm 以上,表面硬度以上。合金渗层组成相中,
均含有单质 Si,Al-Cr 系化合物。Cr,Si 元素浓度在各合金渗层内均呈梯度分布,合金渗层与
基体之间均实现了冶金结合。
室温与高温摩擦学试验结果表明:较之原始 TiAl 基合金,Cr-Si 共渗合金渗层耐磨性尤其
是高温耐磨性得到显著提高,高温相对耐磨性最高提高幅度达倍。高硬 Ti5Si3 陶瓷层,内
层强韧合金过渡层,单质 Si 对氧化磨损的抑制均有助于耐磨性提高。合金渗层的高温抗氧化性
能较原始 TiAl 基合金提高明显。

关键词:TiAl 基合金,双辉等离子表面合金化技术,Cr-Si 共渗,摩擦磨损,高温抗氧化性

I
TiAl 基合金等离子表面 Cr-Si 合金化及摩擦学行为的研究
Abstract
TiAl-based alloy is one of the petitive air titanium because of its specific strength,
specific modulus, high temperature strength and so on. However, poor condition of air titanium
especially when it was used in aircraft engine require superior wear resistance and high temperature
oxidation resistance. The promotion of wear resistance and improvements of high temperature
oxidation resistance have e crucial project problems.
For solving the wear resistance problems of TiAl-based alloy at room and high temperature.
Different wear resistant layers were prepared using double glow plasma surface alloying technique.
The optimizing experiment were performed., Optical metallography(OM), scanning electron
microscope(SEM), energy diffraction spectroscope(EDS), X-ray diffraction(XRD) were performed to
study the phase formation and microstructure. Micro-hardness, scratching tester were performed to
study micro-hardnss and bind strength. Wear resistance were tested by Friction and