涂层组成和Nb对单向凝固钛合金界面反应的影响

2019-02-19 作者:网络整理   |   浏览(80)
涂层组成和Nb对单向凝固钛合金界面反应的影响
风水
摘要TiAl合金由于密度低,电阻率高,在高温下具有良好的抗氧化和抗蠕变性,已广泛应用于航空航天,工程和制造领域。
其中,定向凝固制备的TiAl合金铸件因其微观组织细化和取向而被广泛应用于几个特殊领域。
然而,由于熔融TiAl合金在铸造过程中的高活性,所有已知的模板材料几乎发生相同的界面反应,导致在铸件表面上形成污染层。这降低了TiAl合金铸件的内部和表面质量。
这是解决TiAl合金的制造成本增加和随后的处理步骤变得更复杂的问题的直接问题。
在该文献中,当改变Nb和Al的含量时,检测合金与膜之间界面处的微观结构,元素分布,相分布和硬度,并检测不同界面反应的程度。它从大到小变化,涂层变成ZrO 2 Al 2 O 3 Y 2 O 3。
这表明界面反应的程度不仅与涂料的热力学稳定性有很大关系,而且还与其高熔体溶解性有关。
此外,合金中Nb含量的增加增加了熔体的活性,增加了界面反应的程度并增加了界面反应层的厚度。
元素A1的变化与元素Nb的变化相反。
在界面反应过程中,在界面处存在相溶解并且元素扩散,然后在凝固后在界面处形成一系列新相,并且在界面侧形成固溶体。结果,在铸件的表面上形成硬度梯度。
在本文中,通过标准自由能公式比较了1873 K下不同氧化物的标准自由能。发现三种涂层的标准自由能为ZrO 2 Al 2 O 3 Y 2 O 3。
结果表明,Y 2 O 3最稳定,难以分解,Al 2 O 3次之,ZrO 2更容易分解,与实验结果一致。
利用Meidema的热模型计算了Ti - Al - Nb三元体系的活度。当Al含量为46%-50%时,我们发现Al含量越高,相应体系的活性值越低。在此范围内添加Al会降低活性。结果表明。它由熔融合金组成。当Nb含量从2%变化到9%时,Nb含量越高,相应系统的活性值越高,表明这几乎是二次指数。它可以显着提高熔融合金的活性。
使用MaterialsStudio软件基于实验和计算,对TiAl合金与不同涂层之间的界面反应进行分子动力学模拟。
通过使用Discover模块评估界面的反应性,获得TiAl合金和不同涂层的组合。仿真结果与实验结果一致。
此外,使用Forcite模块计算对应于不同涂层的氧原子的扩散系数,对应于Al 2 O 3的氧原子的扩散系数在三种涂层中是最高的,另外两种涂层你会明白最高的。这些是等效的,表明Al 2 O 3的化学反应对应。
[所有权单位]:中国矿业大学[等级]:硕士[授予年份]:2016年[分类编号]:TG 146。
2; TG 178
下载全文
更多类似的文件