[发明专利]耐高温氧化和耐高温盐腐蚀的钛铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐高温合金技术领域，具体涉及一种耐高温氧化和耐高温盐腐蚀的钛铝合金及其制备方法。

背景技术

由于钛铝合金的诸多优点，作为潜在的高温结构材料，在航空、汽车、能源工业方面应用的巨大潜力，具有很好的应用前景。作为燃气轮机压气机叶片高温材料，最重要的一个性能就是抗高温氧化性能，此外，在材料使用过程中，硫酸盐的沉积是难免的，对此，材料在高温硫酸盐的恶劣环境中的腐蚀就同样显得至关重要。但目前常用的钛铝合金、镍铝合金等在高温表面均有疏松膜形成，不能起到保护合金基体的作用，均不能满足要求。

发明内容

本发明的要解决的技术问题是现有的钛铝合金耐高温、耐腐蚀性能不高的技术问题，提供一种耐高温氧化和耐高温盐腐蚀的钛铝合金及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明的耐高温氧化和耐高温盐腐蚀的钛铝合金，合金的名义成分为Ti（39-45，at%）-Al (47~49，at%) -Cr(7~9，at%)-Ag(1~3，at%)。

耐高温氧化和耐高温盐腐蚀的钛铝合金的制备方法如下：

（1）配料：选用高纯海绵Ti、高纯Al、纯Cr和纯Ag作为原料，按照名义成分Ti（39-45，at%）-Al (47~49，at%) -Cr(7~9，at%)-Ag(1~3，at%)混合配料；

（2）熔炼：将步骤（1）配好的合金原料采用磁搅拌非自耗电弧炉在氩气保护下的水冷铜坩埚中冶炼钮扣锭，熔炼3遍，进行一次磁悬浮熔炼。

本发明高温盐腐蚀实验主要是在硫酸盐中进行，通过将盐加热到高温900^oC，确定高温材料在高温含盐环境中的耐蚀性。

本发明通过电弧熔炼炉熔炼制造出添加铬和银的钛铝合金。和以往的高温材料相比，添加铬和银的钛铝合金显现出更优越的抗高温氧化性能和耐高温盐腐蚀性能。

本发明的有益效果：本发明利用铬、银在合金的不同性能，通过调节铬和银的不同含量，制成钛铝铬银高温材料。该方法操作简便，制成的此合金材料的抗高温氧化性能和高温耐盐腐蚀性能均优越于现有的高温合金材料。

附图说明

图1为合金在1000^oC的氧化50小时的截面图片。在最外层白亮的镍层下是氧化表面形成的致密的保护膜。

图2为合金在900^oC的熔融硫酸盐中腐蚀50小时的截面图片。在最外层白亮的镍层下是氧化表面形成的致密的很薄的保护膜。

具体实施方式

实施例1  制备成分为Ti₃₉-Al₄₉-Cr₉-Ag₃（at%）的合金

（1）熔炼方法： 

选用高纯海绵Ti、高纯Al、纯Cr和纯Ag作为原料，按照名义成分Ti₃₉-Al₄₉-Cr₉-Ag₃（at%）混合配料。采用磁搅拌非自耗电弧炉在氩气保护下的水冷铜坩埚中冶炼钮扣锭，熔炼3遍，进行一次磁悬浮熔炼。

（2）高温氧化实验

高温氧化实验采用恒温氧化方法，在空气中1000^oC下进行。采用热天平连续记录试样的重量变化。

（3）高温盐腐蚀实验

   高温热腐蚀采用浸盐法，实验温度为900^oC。盐的成分为75 % Na₂SO₄ + 25 % K₂SO₄ (质量百分数)。将样品完全浸于熔盐中，每隔一定时间取出，空冷至室温，用沸水煮去试样表面的盐, 在灵敏度为10^-4 g的天平上称量后换新盐继续实验。

实施例2  制备成分为Ti₄₅-Al₄₇-Cr₇-Ag₁（at%）的合金

（1）熔炼方法：选用高纯海绵Ti、高纯Al、纯Cr和纯Ag作为原料，按照名义成分Ti₄₅-Al₄₇-Cr₇-Ag₁（at%）混合配料。采用磁搅拌非自耗电弧炉在氩气保护下的水冷铜坩埚中冶炼钮扣锭，熔炼3遍，进行一次磁悬浮熔炼。

（2）高温氧化实验

高温氧化实验采用恒温氧化方法，在空气中1000^oC下进行。采用热天平连续记录试样的重量变化。