免费论文：Nb、Si合金化对Ti3Al合金高温抗氧化性能的影响

Ti3Al基合金具有高的比强度、比模量、良好的抗蠕变性及优良的高温强度和低密度等性能特点，被认为是很有发展前景的航空、航天用高温结构材料。然而，随着温度的升高，Ti3Al基合金因为抗氧化性能的下降，使其最高使用温度受到明显的限制。 本文利用XRD、SEM、EPMA等手段研究了3个系列Ti3Al基合金在900℃大气中24小时的恒温氧化行为。通过研究单一添加元素Nb、Si对Ti3Al基合金高温氧化的作用机制，重点探讨了Nb、Si双元素添加的复合作用机制，为进一步研究开发Ti3Al基合金提供指导。 实验结果表明：当单一添加Nb元素时，适量Nb元素的添加能显著改善Ti3Al基合金的高温抗氧化性。分析表明，Nb对抗氧化性能的贡献可归结于Nb抑制了金属离子向外扩散、氧离子向内扩散，阻碍了氧化的进一步进行。当单一添加Si元素时，合金氧化膜的厚度随着Si含量的增加而减薄。Si含量大于3.0%时，基体中会生成Ti5Si3相。在固溶了Si的基体相和Ti5Si3相共同作用下，Ti3Al基合金的抗氧化性得到了很大改善。分析表明，Si元素作为障碍扩散的质点阻碍了离子扩散，从而提高了合金的抗氧化性。在Nb、Si元素各自提高合金抗氧化性的作用下，Nb、Si双元素添加的效果优于单一元素添加效果。 对比Nb、Si合金化的Ti3Al基合金和TiAl基合金的高温氧化行为，发现在Ti含量高的合金中，Nb在提高合金抗氧化性方面起主要作用，而在Al含量高的合金中，Si在提高合金抗氧化性方面起主要作用。

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