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题目:激光快速成形TC17钛合金的耐蚀性研究

关键词:激光快速成形;TC17钛合金;高温氧化;电化学腐蚀

  摘要



TCl7钛合金是一种近β型两相钛合金,其名义成分为Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr,该合金具有强度高、断裂韧度好、淬透性高等优点,广泛用于制造航空发动机风扇、压气机整体盘等大截面构件。激光快速成形技术是通过三维CAD模型,利用激光逐层熔化沉积技术直接将金属粉末熔化堆积成全致密近终形实体零件,具有组织细小、成分均匀、综合力学性能优异、生产制造成本低等特点,尤其适用于钛合金等难加工材料复杂零部件的成形。

本文利用激光快速成形TC17钛合金板状试验件,按照HB 5258-2000《钢及高温合金的抗氧化性测定试验方法》进行抗氧化性评定,采用SEM、XRD、EPMA等分析技术研究它的氧化行为及氧化机理;在常温腐蚀方面,利用电化学工作站进行动电位极化曲线的测量,研究在不同溶液中的电化学腐蚀行为,了解不同因素对材料耐蚀性的影响。结果表明:


激光快速成形TC17钛合金的高温氧化实验中,随着氧化温度的升高和氧化时间的延长,氧化程度逐渐增大,氧化动力学曲线近似于抛物线,氧化指数n介于1~2之间,且氧化扩散激活能为267KJ/mol。700℃和750℃时,材料单位面积氧化增量大约是650℃时的5和8倍。材料在650℃以下具有完全抗氧化性,抗氧化等级为1级;在700℃具有抗氧化性,抗氧化等级为2级;在750 ℃具有次抗氧化性,抗氧化等级为3级。

激光快速成形TC17钛合金在650℃和700℃氧化100h后氧化层结构为TiO2+ Al2O3/ TiO2 /基体,在750℃氧化100h后氧化层结构为TiO2+ Al2O3/ TiO2 / TiO2+ Al2O3 / TiO2 /基体。

氧化颗粒优先在晶界形核,随着氧化温度及时间的延长,氧化膜在横向方向变得越来越致密,在纵向方向氧化膜变得越来越厚。致密完整的氧化膜作为保护膜,能够阻碍氧的渗透,降低氧化反应速度。

在强氧化性H2SO4环境中,激光快速成形TC17钛合金的耐蚀性随氯离子浓度的增加而降低。在强酸和强碱性溶液中,尽管腐蚀速率较中性环境中更高,但整体保持在较低的水平,表明激光快速成形TC17钛合金具有较好的耐蚀性。

激光快速成形TC17钛合金在NaCl溶液与H2SO4溶液中均较易实现自钝化,而在PH=13的强碱性NaCl溶液中自钝化能力稍弱。