的表面形成一层 致密的A12〇 3膜。取出样品之后，在马弗炉中进行900 °C下的100h的恒温氧化实验，在T i A1基 合金基体层6表面形成一层氧化层5,发现经预氧化过的TiAl基合金样品1经过100h后氧化 增重为1.4697mg/cm 2,氧化层5平均厚度约为7μηι，具体形貌见图2,而未经预氧化处理的样 品经过l〇〇h后氧化增重为2.3614mg/cm 2,氧化层5平均厚度约为13μπι，具体形貌见图3。由此 可见，预氧化技术可以明显提高TiAl基合金的高温抗氧化性能。此外由于混合粉末层中的 A1粉末部分氧化，且A1粉末与Al2〇3粉末混合均匀，并未出现A1粉末大量熔化的现象。
[0035] 与TiAl基合金相接触的金属氧化物粉末在高温下性质稳定，不会与TiAl基合金发 生反应，也不会与合金粘结，可以起到保护合金的作用；而外层混合物层中的金属元素主要 是为了与氧反应，消耗环境中的氧，获得极低氧分压;混合层中的金属氧化物可以使金属粉 末分布更加均匀，避免其粘结成团。
[0036] 实施例2
[0037]本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例的AI+AI2O3混合粉末层中的 A1粉末的质量含量为50%。本实施例制得的样品在马弗炉中进行900°C下的100h的恒温氧 化实验，发现经预氧化过的样品，l〇〇h后氧化增重为1.6442mg/cm 2。
[0038] 实施例3
[0039]本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例的AI+AI2O3混合粉末层中的 A1粉末的质量含量为10%。
[0040] 实施例4
[0041] 本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例的AI+AI2O3混合粉末层中的 A1粉末的质量含量为90 %。
[0042] 实施例5
[0043] 本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例埋覆的金属为钛。
[0044] 实施例6
[0045] 本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例埋覆的金属为锰。
[0046] 实施例7
[0047] 本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例埋覆的金属为锆。
[0048] 实施例8
[0049] 本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例的埋覆好样品的刚玉管4 置于管式炉内，将管式炉内抽真空并充高纯氩气，炉内保持一个大气压下的高纯氩状态，管 式炉以5K/min的升温速率升温至1000°C，并保温2h，样品然后随炉冷却，在TiAl基合金表面 生成致密的Al2〇3膜从而提高TiAl基合金高温抗氧化性能。
[0050] 实施例9
[00511本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例的埋覆好样品的刚玉管4 置于管式炉内，将管式炉内抽真空并充高纯氩气，循环5次，炉内保持一个大气压下的高纯 氩状态，管式炉以ΙΟΚ/min的升温速率升温至800°C，并保温20h，使得管式炉内达到氧气分 压为10- 15~l(T38atm的极低氧气分压环境，样品然后随炉冷却，在TiAl基合金表面生成致密 的AI2O3I旲从而提尚TiAl基合金尚温抗氧化性能。
[0052] 实施例10
[0053] 本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中的金属氧化物粉末层中 的金属氧化物的粒径为80目，金属与其氧化物的混合粉末层中的金属粉末的粒径为40目， 金属氧化物粉末的粒径为80目。
[0054] 实施例11
[0055] 本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中的金属氧化物粉末层中 的金属氧化物的粒径为600目，金属与其氧化物的混合粉末层中的金属粉末的粒径为500 目，金属氧化物粉末的粒径为600目。
[0056] 实施例12
[0057] 本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中的金属氧化物粉末层中 的金属氧化物的粒径为300目，金属与其氧化物的混合粉末层中的金属粉末的粒径为200 目，金属氧化物粉末的粒径为400目。
[0058] 实施例13
[0059] 本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例中的惰性气体选择高纯氦 气。
[0060] 实施例14
[0061 ]本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例在加热前使炉内形成真空 环境。
【主权项】
1. 一种通过预氧化提高TiAl基合金高温抗氧化性能的方法，其特征在于，包括以下步 骤： (1) 将预处理的TiAl基合金的表面依次埋覆金属氧化物粉末层及该金属与其氧化物的 混合粉末层，并置于惰性气氛或真空环境中； (2) 升温至800~1000°C，保持2~20h，在TiAl基合金周围形成极低氧气分压环境，促进 TiAl基合金表面生成致密的Al2〇3膜，从而提高TiAl基合金高温抗氧化性能。2. 根据权利要求1所述的一种通过预氧化提高TiAl基合金高温抗氧化性能的方法，其 特征在于，所述的金属与其氧化物的混合粉末层中的金属粉末的质量含量为10~90%。3. 根据权利要求1所述的一种通过预氧化提高TiAl基合金高温抗氧化性能的方法，其 特征在于，埋覆的金属包括锰、锆、铝或钛。4. 根据权利要求3所述的一种通过预氧化提高TiAl基合金高温抗氧化性能的方法，其 特征在于，埋覆的金属为铝。5. 根据权利要求1所述的一种通过预氧化提高TiAl基合金高温抗氧化性能的方法，其 特征在于，所述的金属氧化物粉末层中的金属氧化物的粒径为80~600目。6. 根据权利要求1所述的一种通过预氧化提高TiAl基合金高温抗氧化性能的方法，其 特征在于，所述的金属与其氧化物的混合粉末层中的金属粉末的粒径为40~500目，金属氧 化物粉末的粒径为80~600目。7. 根据权利要求1所述的一种通过预氧化提高TiAl基合金高温抗氧化性能的方法，其 特征在于，所述的极低氧气分压环境中的氧气分压为10- 15~l(T38atm。8. 根据权利要求1所述的一种通过预氧化提高TiAl基合金高温抗氧化性能的方法，其 特征在于，所述的步骤（1)中的惰性气氛通过抽真空并充入惰性气体，循环此过程1~5次形 成。9. 根据权利要求8所述的一种通过预氧化提高TiAl基合金高温抗氧化性能的方法，其 特征在于，所述的惰性气体为高纯氩气或高纯氦气。10. 根据权利要求1所述的一种通过预氧化提高TiAl基合金高温抗氧化性能的方法，其 特征在于，所述的步骤(2)的升温过程的升温速率为5~10K/min。
【专利摘要】本发明涉及一种通过预氧化提高TiAl基合金高温抗氧化性能的方法，包括以下步骤：(1)将预处理的TiAl基合金的表面依次埋覆金属氧化物粉末层及该金属与其氧化物的混合粉末层，并置于惰性气氛或真空环境中；(2)加热升温至800～1000℃，保持2～20h，在TiAl基合金周围形成极低氧气分压环境，促进TiAl基合金表面生成致密的Al2O3膜，从而提高TiAl基合金高温抗氧化性能。与现有技术相比，本发明通过提供极低氧气分压环境及不破坏材料的整体力学性能的预氧化技术提高TiAl基合金高温抗氧化性能，具有工艺简单、成本低廉等优点。
【IPC分类】C23C8/62
【公开号】CN105648398
【申请号】
【发明人】沈军, 曲寿江, 汤守巧, 冯聪, 朱涛
【申请人】同济大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年2月19日