[發明專利]一種TC11鈦合金復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011472701.7
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112663012B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 李逢昆;張平則;魏東博;田恬;楊凱;黨博
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: C23C14/48
• 分類號: C23C14/48;C23C14/16;C23C14/58
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種TC11鈦合金復合材料及其制備方法。所述TC11鈦合金復合材料包含TC11鈦合金以及在TC11鈦合金表面制備的Mo?Si?Ti合金層，所述Mo?Si?Ti合金層包括Ti?Al?Si?Mo擴散層和Mo?Si?Ti沉積層。本發明在TC11鈦合金表面制備Mo?Si?Ti合金層，Mo?Si?Ti合金層與TC11鈦合金表現為冶金結合，結合強度高，得到的TC11鈦合金復合材料具有抗高溫氧化性能，提高鉬硅化物涂層在航空發動機中的應用，同時抑制TC11鈦合金存在的“鈦火”問題。

技術領域

本發明涉及一種合金材料及制備方法，特別涉及一種TC11鈦合金復合材料及其制備方法。

背景技術

TC11鈦合金是一種α+β型鈦合金，具體成分為Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si。TC11鈦合金比強度高、熱加工工藝性能良好，且耐腐蝕性強、熱膨脹系數低、熱導率低，在500℃下可以長時間使用。但是，隨著航空發動機推重比和渦前溫度的不斷提高，發動機零件的工作條件變得更為復雜和苛刻，所處溫度也越來越高，因此TC11鈦合金在使用過程中面臨著嚴重的高溫氧化問題。高溫氧化過程中，TC11鈦合金表面氧化膜主要是氧化鈦、氧化鋁組成的混合氧化物，由于氧化鈦較為疏松且孔隙較多，所以導致氧化鈦成為氧內擴散的傳輸通道，并且降低氧化膜的附著力，從而使得TC11鈦合金的抗氧化能力比較差。此外，TC11鈦合金抗高溫氧化性能差也是導致“鈦火”發生的關鍵問題。當鈦合金被加熱到較高溫度形成TiO₂的同時也會產生Ti₃O₅、Ti₂O₃，TiO₂的密度顯著小于低價氧化物Ti₃O₅、Ti₂O₃的密度，所以在氧化過程的交換反應中，TiO₂氧化膜破裂失去密封作用，內部金屬大量暴露出來，氧氣的輸送速度急劇增大，使得短時間內熱量生產遠大于熱量損失，熱量析出速度超過熱量損失速度，造成溫度急劇升高，氧化轉變為燃燒，因此，提高TC11鈦合金的抗高溫氧化性能對于提升航空發動機性能，解決“鈦火”問題至關重要。