鈦合金表面抗氧化微晶玻璃涂層的制備及性能研究.pdf

1、鈦合金材料具有低密度、比強度高、抗腐蝕能力強、中溫性能穩(wěn)定等突出優(yōu)點，因此，被廣泛應(yīng)用于航空航天及化學(xué)領(lǐng)域。但是，當使用溫度高于600℃時，鈦合金較弱的抗氧化性能限制了其在高溫領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，所以提高鈦合金高溫抗氧化性能已成為鈦合金研究的一個主要方向。本論文利用微晶玻璃的性能特點，采取搪燒工藝在鈦合金表面成功地制備了微晶玻璃涂層，并系統(tǒng)研究了該微晶玻璃涂層的制備工藝及其性能。
　　 論文首先對鈦合金材料表面防護涂層的發(fā)展狀況和微

2、晶玻璃的特點及性能作了較系統(tǒng)的分析，并以石英砂、氫氧化鋁、堿式碳酸鎂、硼酸、無水碳酸鉀、二氧化鈦等為主要原料，采用傳統(tǒng)高溫熔融法制備了MgO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)玻璃。分別采用差熱分析儀(DTA)、X射線衍射分析儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、傅立葉紅外光譜儀(FT-IR)、熱膨脹儀等分析測試手段對制備的MgO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)微晶玻璃的成玻性能、熱穩(wěn)定性、微觀結(jié)構(gòu)、物理性能和光譜性能等進行了表征和研究。優(yōu)選出了與鈦

3、合金相適應(yīng)的MgO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)玻璃配方組成，詳細研究了MgO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)微晶玻璃涂層對鈦合金抗氧化的影響，并分析了該涂層的抗氧化機理。
　　 研究結(jié)果表明用于Ti-6Al-4V鈦合金抗氧化保護涂層的微晶玻璃其最佳組成為SiO235％，Al2O320％，MgO15％，TiO215％，B2O310％，K2O5％（質(zhì)量百分比）。所制備的鈦合金抗氧化保護用微晶玻璃涂層的晶化溫度為1027～1154℃，該玻璃中

4、析出的主要晶相為MgTi2O5。由SEM測試可以看出該析出的MgTi2O5晶體形貌為柱狀，且呈現(xiàn)均勻交織分布。該微晶玻璃涂層的熱膨脹系數(shù)為88×10-7/℃，與鈦合金的膨脹系數(shù)(86×10-7/℃)完全匹配。由顯微結(jié)構(gòu)分析和沖擊試驗可以證明在1100℃下燒結(jié)20分鐘制備的微晶玻璃涂層與鈦合金基體具有良好的結(jié)合。采用氧化增重法對該MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃涂層抗氧化性能的測試結(jié)果表明，該涂層在800℃溫度下保溫10h的氧化增重僅