保护层的网状结构TiBw/Ti复合材料及其制备方法_2

文档序号:9283364阅读:来源:国知局
温抗氧化性能远不及TiAl3好。
[0033]本实施方式步骤三对经过热浸铝处理的复合材料进行低温反应热处理,低温反应热处理过程中通过Ti与Al的固相扩散与低温反应,使11六13与Al混合层中的Al和表面粘附的Al继续与基材中的Ti继续反应,最终形成致密的单一 TiAl3镀层,如图4所示;这个过程中镀层厚度同时增加。由于步骤三低温反应热处理镀层完全形成致密的TiAlJl,TiAl3容易与Al开裂,这是TiAl 3层与Al层热膨胀系数差异大所导致的;而TiAl 3与Ti之间没有开裂,也说明了网状结构起到了钉扎和固定作用。
[0034]本实施方式步骤三低温反应热处理的温度为550?660°C,如果温度超过660°C,TiAlr^ Al混合层中的Al及外面粘附的铝会熔化流出,导致TiAl 3镀层的致密度下降,形成多孔的TiAl3,使TiAl3镀层抗氧化性能大幅降低。另外,铝熔化后剩下的微孔也会成为氧的扩散通道,损伤镀层的抗氧化性能。
[0035]本实施方式步骤四利用NaOH与Al反应,但NaOH不能与Ti及TiAl3发生反应的特性将复合材料表面多余的铝溶解,从而在网状结构TiBw/Ti复合材料表面获得单一致密的TiAl3镀层。
[0036]本实施方式方法可以对任意尺寸及任意形状的工件进行处理。
[0037]本实施方式网状分布TiB晶须陶瓷相的钉扎固定与分割作用以及11413镀层的形成及演化过程如图5所示。
[0038]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】二的不同点是:步骤一中酸性腐蚀液按体积百分比由5%的HF、15%的圆03和80% H20组成。其它步骤及参数与实施方式二相同。
[0039]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】二或三的不同点是:步骤一中表面抛光的网状结构TiBw/Ti复合材料酸性腐蚀时间为5?15s。其它步骤及参数与实施方式二或三相同。
[0040]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】二至四之一的不同点是:步骤二中酸性腐蚀过的网状结构TiBw/Ti复合材料浸入熔化的铝液中10?60min。其它步骤及参数与实施方式二至四之一相同。
[0041]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】二至五之一的不同点是:步骤四中碱性溶液为体积浓度是15%的NaOH溶液。其它步骤及参数与实施方式二至五之一相同。
[0042]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】二至六之一的不同点是:步骤二中纯铝加热熔化,温度为700?900°C。其它步骤及参数与实施方式二至六之一相同。
[0043]实施例1
[0044]表面具有TiAl3保护层的网状结构TiBw/Ti复合材料按以下步骤制备:
[0045]一、网状结构TiBw/Ti复合材料表面抛光,然后用酸性腐蚀液对表面抛光的网状结构TiBw/Ti复合材料进行腐蚀;
[0046]二、热浸铝:将纯铝加热熔化并保持温800°C,然后将步骤一酸性腐蚀过的网状结构TiBw/Ti复合材料浸入熔化的铝液中;
[0047]三、低温反应热处理:将步骤二经过热浸铝处理的复合材料放入温度为650°C的环境中保温时间5h ;
[0048]四、将步骤三低温反应热处理过的复合材料放入体积浓度是15%的NaOH溶液中反应,即得到表面具有TiAl3保护层的网状结构TiBw/Ti复合材料。
[0049]其中,步骤一中酸性腐蚀液按体积百分比由5 %的HF、15 %的圆03和80 % H 20组成;表面抛光的网状结构TiBw/Ti复合材料酸性腐蚀时间为5?15s ;
[0050]步骤二中酸性腐蚀过的网状结构TiBw/Ti复合材料浸入熔化的铝液中30min。
[0051]本实施例中步骤二反应结束后TiAlr^ Al混合镀层厚度为45微米。本实施例获得的TiAl3镀层厚度为60微米。
[0052]本实施例制备出的表面具有TiAl3保护层的网状结构TiBw/Ti复合材料在700°C氧化100小时,试样增重率为0.63mg/cm2。本实施例制备出的表面具有TiAl3保护层的网状结构TiBw/Ti复合材料高温受热后不产生裂纹,TiAl3镀层不脱落。
[0053]实施例2
[0054]表面具有TiAl3保护层的网状结构TiBw/Ti复合材料按以下步骤制备:
[0055]一、网状结构TiBw/Ti复合材料表面抛光,然后用酸性腐蚀液对表面抛光的网状结构TiBw/Ti复合材料进行腐蚀;
[0056]二、热浸铝:将纯铝加热熔化并保持温720°C,然后将步骤一酸性腐蚀过的网状结构TiBw/Ti复合材料浸入熔化的铝液中;
[0057]三、低温反应热处理:将步骤二经过热浸铝处理的复合材料放入温度为560°C的环境中保温时间3h ;
[0058]四、将步骤三低温反应热处理过的复合材料放入体积浓度是15%的NaOH溶液中反应,即得到表面具有TiAl3保护层的网状结构TiBw/Ti复合材料。
[0059]其中,步骤一中酸性腐蚀液按体积百分比由5 %的HF、15 %的圆03和80 % H 20组成;表面抛光的网状结构TiBw/Ti复合材料酸性腐蚀时间为5?15s ;
[0060]步骤二中酸性腐蚀过的网状结构TiBw/Ti复合材料浸入熔化的铝液中50min。
[0061]本实施例中步骤二反应结束后TiAlr^ Al混合镀层厚度为40微米。本实施例获得的TiAl3镀层厚度为55微米。
[0062]本实施例制备出的表面具有TiAl3保护层的网状结构TiBw/Ti复合材料在750°C氧化100小时,试样增重率为0.75mg/cm2。
[0063]实施例3
[0064]表面具有TiAl3保护层的网状结构TiBw/Ti复合材料按以下步骤制备:
[0065]一、网状结构TiBw/Ti复合材料表面抛光,然后用酸性腐蚀液对表面抛光的网状结构TiBw/Ti复合材料进行腐蚀;
[0066]二、热浸铝:将纯铝加热熔化并保持温800°C,然后将步骤一酸性腐蚀过的网状结构TiBw/Ti复合材料浸入熔化的铝液中;
[0067]三、低温反应热处理:将步骤二经过热浸铝处理的复合材料放入温度为630°C的环境中保温时间6h ;
[0068]四、将步骤三低温反应热处理过的复合材料放入体积浓度是15%的NaOH溶液中反应,即得到表面具有TiAl3保护层的网状结构TiBw/Ti复合材料。
[0069]其中,步骤一中酸性腐蚀液按体积百分比由5 %的HF、15 %的圆03和80 % H 20组成;表面抛光的网状结构TiBw/Ti复合材料酸性腐蚀时间为5?15s ;
[0070]步骤二中酸性腐蚀过的网状结构TiBw/Ti复合材料浸入熔化的铝液中60min。
[0071]本实施例中步骤二反应结束后11々13与Al混合镀层厚度为110微米。本实施例获得的TiAl3镀层厚度为140微米。
[0072]本实施例制备出的表面具有TiAl3保护层的网状结构TiBw/Ti复合材料在700°C氧化100小时,试样增重率为0.57mg/cm2。
[0073]实施例4
[0074]表面具有TiAl3保护层的网状结构TiBw/Ti复合材料按以下步骤制备:
[0075]—、网状结构TiBw/Ti复合材料表面抛光,然后用酸性腐蚀液对表面抛光的网状结构TiBw/Ti复合材料进行腐蚀;
[0076]二、热浸铝:将纯铝加热熔化并保持温750°C,然后将步骤一酸性腐蚀过的网状结构TiBw/Ti复合材料浸入熔化的铝液中;
[0077]三、低温反应热处理:将步骤二经过热浸铝处理的复合材料放入温度为600°C的环境中保温时间5h ;
[0078]四、将步骤三低温反应热处理过的复合材料放入体积浓度是15%的NaOH溶液中反应,即得到表面具有TiAl3保护层的网状结构TiBw/Ti复合材料。
[0079]其中,步骤一中酸性腐蚀液按体积百分比由5 %的HF、15 %的圆03和80 % H 20组成;表面抛光的网状结构TiBw/Ti复合材料酸性腐蚀时间为5?15s ;
[0080]步骤二中酸性腐蚀过的网状结构TiB
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