微晶钛合金薄板粉末包埋渗铝及铝硅共渗研究
卢亮1李明伟2
赫晓东1
（1哈尔滨工业大学复合材料研究所，哈尔滨150001）
(2哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室，哈尔滨150001）
文摘用粉末包埋法对电子束物理气相(EB一PVD)制备钛合金薄板在620C分别进行6h渗铝及铝硅共渗，采用XRD、SEM等对EB一PVD制备钛合金薄板显微组织以及粉末包埋法渗铝及A1一Si共渗后的钛合金萍板显微组织结构进行研究。结采表明，微晶合金可以在620℃实现渗铝和铝硅共渗。渗铝层的相结构主要为AlTi相，但由子渗层AITi相为脱性相，在渗后冷却过程中热应力的作用下，为产生裂纹。铝硅共渗层的相结构主要为Al,Ti和TisSis相，由于Si存在渗层中，渗层中不存在裂纹。
关键词渗铝，铝硅共渗，微晶，钛合金薄板
PackAluminizedandSiliconAluminizedonMicrocrvstalTi-AlloySheets
LuLiang'
Li Mingwei2
He Xiaodong'
(1Center for Composite Materials,Harbin Institute of Technology,Harbin150001)
(2 National Key Lab for Precision Heat Processing of Metal, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001)
Abstract The pack aluminized and silicon aluminized at 62o'C for 6 hours on Ti-alloy sheet fabricated by electron beam physical vapor deposition (EB-PVD) technique was investigated. Surfaces and cross-sec-tions of the aluminized specimens were studied by scanning electron microscopy (SEM).Phase identification of the oxide scale was performed by X-ray diffraction (GAXRD) and energy dispersive analysis of X-rays(EDAX). The results show that aluminizing could be carried out at 62o C. The phase construction of the a-luminized coating is Al, Ti.However,as Al, Ti phase is brittle,it is easy to create crack in the cooling process due to the heat stress. After Al-Si co-infiltration at 62o'C, the phases of the coating are Al, Ti and Ti, Sis. The interface is clear but unsmooth.
Key words Aluminized, Silicon aluminized, Microcrystal, Ti-based alloy sheet
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引言
钛合金具有比强度高、抗蚀性优异、低温及高温
性能高、生物相容性好等突出优点，在航空、航天、海洋、石油、化工等领域中广泛应用。但钛合金高温抗氧化性能低，大大限制了它的应用范围。在高温下使用的钛合金的氧化和氧脆成为影响热稳定的主要因素索。一方面钛合金氧化形成TiO;膜，保护能力差；另一方面氧渗透到基体中与钛形成固溶体使合金塑性明显下降。当工作温度超过600℃，氧化将对钛合金的性能产生明显的破坏作用"]，
粉末包埋扩散渗铝是一种提高钛合金高温抗氧化性能的有效方法，在钢、镍基合金等材料中广泛应用。钛合金表面渗铝形成的Al,Ti扩散涂层氧化后可生成连续致密的AlO,膜"，具有优良的高温抗氧化特性。传统的渗铝工艺大都在800℃以上高温下
收箱日期，2011—0926
进行3-4)。EB-PVD制备钛合金薄板具有微晶组织，可以实现较低温度的渗铝和铝硅共渗。本文主要介
绍微晶钛合金薄板粉末包埋渗铝及铝硅共渗。 1实验
基体材料采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)制备 Ti6Al4V薄板。线切割加工成尺寸为10mm×10mm 的片状试样，表面经砂纸研磨到800，在无水乙醇中超声清洗、干燥。采用粉末包埋法在620℃进行渗铝及铝硅共渗，渗铝时间为6h。渗铝剂配比为：Al30wt%，Alz O,60wt%,AICl,4wt%,Fe6wt%
铝硅共渗渗剂为：Al30wt%，Al,O,60wt%，AICls 4wt%，Si6wt%；活化剂为AICls，活化剂添加量为总质量的4%。采用HitachiS-型扫描电子显微镜(SEM)对制备态和渗层组织形貌进行观察，利用能谱仪EDS对合金薄板截面渗层进行微区成分分析和线扫描分析。采
作者简介，卢充，1975年出生，博士，高级工程师，主要从事复合材料微结构研究，E一mail，luliang7118@126.com
字航材料工艺万方数据
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2011年第6期
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