Ti-Al擴散反應機理與動力學研究.pdf

1、近年來,隨著航空航天領域及汽車領域對高溫結構材料性能的不斷提高,Ti-Al基合金的研究越發(fā)受到國內外學者的重視。Ti-Al金屬間化合物具有高溫強度高、抗氧化、抗燃燒、密度低等優(yōu)點,從而使其成為在航空航天領域及汽車領域中最具潛力的結構材料,因此研究Ti/Al擴散反應動力學及擴散機理顯得尤為重要,從而為Ti-Al金屬間化合物的制備提供理論基礎。
　　不同條件下Ti/Al發(fā)生擴散反應可以生成TiAl3、Ti3Al、TiAl、TiAl2和

2、Ti2Al5等金屬間化合物中的一種或者幾種。擴散反應動力學指建立擴散產物的生成量與反應時間、溫度的關系;擴散機理指確定反應產物及其生成次序及生長機制。
　　采用掃描電鏡(SEM)、能譜分析及線掃描成分分析(EDS)、X射線衍射儀(XRD)分析不同條件下的Ti/Al擴散反應產物及生成量。
　　研究了520℃~630℃范圍內,Ti/Al擴散反應機理和630℃~1150℃范圍內,Ti/TiAl3高溫擴散反應機理。采用相互貼合好的T

3、i片和Al片,研究Al未完全消耗時,520℃~630℃范圍內不同時間下Ti/Al低溫擴散反應。Ti/Al界面的反應產物為單一相TiAl3。將低溫擴散反應剩余的Al洗去,得到Ti和TiAl3,研究了630℃~1150℃范圍內不同時間下Ti/Al高溫擴散反應即Ti/TiAl3高溫擴散反應。630℃~900℃,Ti/TiAl3擴散反應產物為Ti3Al、TiAl和TiAl2。1050℃~1150℃,Ti/TiAl3擴散反應產物為Ti3Al、Ti

4、Al、TiAl2和Ti2Al5。
　　520℃~630℃范圍內,建立生成量TiAl3與時間、溫度的關系,TiAl3生長隨時間呈拋物線規(guī)律增長。TiAl3的反應激活能為170.1kJ/mol,動力學指數(shù)n=0.5。TiAl3的形成是在Ti和Al相互擴散的作用下形成的,存在晶格擴散和晶界擴散兩種擴散機制。630℃~1150℃范圍內,分別建立總反應層生成量、TiAl生成量與時間、溫度的關系,即建立了動力學方程。總反應層的反應激活能為79