耐腐蚀tial基合金的组织和性能-材料加工工程专业论文.docx

Classified Index:TG249 U.D.C:669.65DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringMICROSTRUCTUREANDPROPERTIESOFCORROSIONRESISTANTTIAL.BASEDALLOYSCandidate：XueLianbingSupervisor：Prof.DingHongshengAcademic Degree Applied for：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsProcessingEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2011Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要TiAl基合金材料因其所具有的低密度（其密度不到镍基合金的一半）、高 强度、高硬度、高温抗蠕变强度、比钛合金有更高的高温抗氧化性，很强的耐 腐蚀性，而称为人们广泛研究的热点，但据作者所了解，对TiAl基合金材料在 海洋气氛环境中的研究甚少，但是若将TiAl基合金材料推广应用到海洋气氛环 境中当中时，TiAl基合金材料的腐蚀性能就显得尤为重要，因此有必要对TiAl基合金材料常温时在海洋气氛环境中的耐腐蚀性能做出评价。本文在Ti-47Al-2Cr-2Nb这一经典成分TiAl合金的基础上，通过改变合金 化元素制备了12种不同成分的TiAl基合金，分析和观察了不同合金成分的微 观组织，分析研究了不同添加元素对合金显微组织的影响，并用EDX 分析研 究了所添加的元素在合金中的分布及成分，发现了元素的偏析规律。用XRD 分析研究了所制备合金的物相组成，发现合金主要有γ-TiAl 和α2-Ti3Al相组成， 但当所添加元素含量较高时会有新的物相产生。采用压缩试验分析研究了不同 成分合金的力学性能，分析总结了不同添加元素及其比例对合金力学性能的影 响，从抗压强度和塑性两方面综合评价了不同合金的综合力学性能。采用动电 位极化曲线法测试了不同合金的极化曲线，分析研究了合金的自腐蚀电位、钝 化区间、击破电位、维钝电流密度，因合金为钝性材料，从击破电位和维钝电 流密度两个方面分析评价合金的耐腐蚀性能，分析研究了不同添加元素对合金 耐腐蚀性能的影响。测试了合金的电化学阻抗谱，得出了合金的伯德图谱（bodeplots）和奈奎斯特图谱（Nyquistplots），根据阻值和相位角的大小分析研究了 合金的耐腐蚀性能和腐蚀过程中的电化学特性，并根据电化学阻抗谱，根据等 效电路电路原理，用Zsimpwin 软件拟合出合金的等效电路，根据等效电路模 型，分析研究了合金腐蚀过程中的电化学特性，并根据拟合出的数值大小分析 评价了合金的耐腐蚀性能。分析研究了合金腐蚀后的显微组织形貌，发现所有 合金均发生了钝化金属的典型腐蚀特征：小孔腐蚀。在以上实验基础上，根据 合金的综合力学性能和耐腐蚀性能，选出了一种合金成分，此种合金成分兼有 良好的力学性能和耐腐蚀性能。采用了两种不同的表面氧化处理工艺对所选出 的合金成分进行了表面氧化处理，分析研究了氧化物的微观组织形貌及其成分， 并进行了电化学阻抗谱测试，分析研究了其伯德图谱（bodeplots）和奈奎斯特 图谱（Nyquistplots），研究了表面氧化处理对合金耐腐蚀性能的影响。关键词：TiAl基合金；合金化元素；极化曲线；电化学阻抗谱；耐腐蚀性能AbstractTiAl-basedalloyshavebeenwidelystudiedduetoitslowdensity(lessthan halfofthatofNi-basedalloys),highstrength,highhardness,highcreepstrengthatevaluated temperature, higher temperature oxidationresistance thantitaniumalloys,highresistancetocorrosion.Todate,lessattentionhasbeenpaidtothecorrosionresistanceofTiAl-basedalloysinenvironmentofseawateratroomtemperature.WhileiftheuseofTiAl-basedalloysisextendedtoseawaterenvironment,thecorrosionresistanceofTiAl-basedalloystoseawaterwillthenbecomev