專利名稱：鈦鋁合金的抗氧化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈦鋁合金的處理方法，特別是一種鈦鋁合金的抗氧化處理方法。
背景技術(shù)：
鈦鋁合金具有比重輕、比強(qiáng)度高、剛性好等優(yōu)點(diǎn)，具有較高的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化性能及抗蠕變能力，被認(rèn)為是一種極具應(yīng)用潛力的高溫結(jié)構(gòu)材料。然而作為高溫結(jié)構(gòu)材料，高溫氧化是鈦鋁合金高溫下的重要失效模式，提高其高溫氧化的極限溫度為提高其實(shí)用性的關(guān)鍵所在。事實(shí)上，當(dāng)溫度高在750℃時(shí)，鈦鋁合金的抗氧化能力變差，使其在很多領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制。
目前，防止鈦鋁合金氧化的方法是合金化、低氧壓下的預(yù)氧化、箱式滲碳及防護(hù)涂層等方法。李向陽等在1998年9月在第34卷第3期《北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》所發(fā)表的“Nb離子注入Ti-Al合金的氧化性能研究”一文中，通過研究不同注量鈮(Nb)離子注入的鈦鋁合金在900℃、950℃靜止空氣中的恒溫氧化行為，發(fā)現(xiàn)注入量為3×1017cm-2的Nb可改善該合金的高溫抗氧化能力，隨著注入量的增加(3×1015～3×1017cm-2)，其改善能力得到加強(qiáng)。
另外，朱小鵬等在2001年1月第24卷第1期《核技術(shù)》所發(fā)表的“離子注入Cr、Y、Nb對(duì)γ-TiAl金屬間化合物高溫氧化性能的影響”一文中，揭示通過于鈦鋁合金表面注入鈮離子，可使得該合金的高溫抗氧化性能得到明顯改善。
但是，上述離子注入技術(shù)操作復(fù)雜，在長(zhǎng)時(shí)間高溫氧化(1000℃)條件下，離子注入表面改性無法達(dá)到提高鈦鋁合金抗氧化性能的目的。并且，其同時(shí)還降低了鈦鋁合金的室溫塑性，從而使該合金材料的總體性能降低。
因此，有必要提供一種操作簡(jiǎn)單且能有效改善高溫抗氧化性能的鈦鋁合金的抗氧化處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鈦鋁合金的抗氧化處理方法，其可改善鈦鋁合金的高溫抗氧化性，且操作簡(jiǎn)單。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鈦鋁合金的抗氧化處理方法，其依次包括以下步驟提供一具有待處理的鈦鋁合金表面的物體，在其該鈦鋁合金表面形成一鋁薄膜；將該鈦鋁合金進(jìn)行擴(kuò)散處理以在其表面形成一TiAl3層。
其中，所述的鈦鋁合金是γ-TiAl。
上述形成鋁薄膜的步驟中，可采用濺鍍法或蒸鍍法。該鋁薄膜最好為純鋁薄膜。
所述的擴(kuò)散處理最好在高真空環(huán)境下進(jìn)行，溫度條件最好控制在600℃±50℃，持續(xù)時(shí)間為10～14小時(shí)，12小時(shí)為最佳。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明在鈦鋁合金的表面形成一鋁薄膜并進(jìn)行擴(kuò)散處理，使得該鋁薄膜與鈦鋁合金之間的附著性大大增加，藉由分子間擴(kuò)散作用，相應(yīng)地在鈦鋁合金與該鋁薄膜相接觸的表面上形成一TiAl3層。該TiAl3層本身具有良好的抗氧化性能，因而可減少鈦鋁合金在800℃以上高溫時(shí)的氧化速率。另外，該TiAl3層在高溫氧化過程中會(huì)在其表面形成一層連續(xù)致密、具有保護(hù)性的Al2O3氧化層，可進(jìn)一步提升其抗氧化性。本發(fā)明步驟簡(jiǎn)潔、操作簡(jiǎn)單且可行性高，能有效提高鈦鋁合金的高溫抗氧化性能。

圖1是本發(fā)明的鈦鋁合金的抗氧化處理方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明所提供的一種鈦鋁合金的抗氧化處理方法3，其依次包括以下步驟步驟31，提供一鈦鋁合金材料，在其待處理的表面形成一鋁薄膜；步驟32，對(duì)該鈦鋁合金材料進(jìn)行擴(kuò)散處理以在其表面形成一TiAl3層。
在本實(shí)施例中，待處理的鈦鋁合金材料由γ-TiAl組成，是用在制備生長(zhǎng)碳納米管所用的爐管的原材料。步驟31中，可采用濺鍍法形成該鋁薄膜。另外，也可采用蒸鍍法等類似方法制備該鋁薄膜。該鋁薄膜為純鋁薄膜，厚度為微米級(jí)。
步驟32中，所述的擴(kuò)散處理是在高真空(10-4～10-5帕)環(huán)境下進(jìn)行，溫度控制在600℃±50℃，可持續(xù)10～14小時(shí)，最佳為12小時(shí)。
鈦鋁二元合金在800℃～900℃下進(jìn)行恒溫氧化時(shí)，表面主要為TiO2，其次為Al2O3。其氧化層剖面的顯微結(jié)構(gòu)均由特殊形貌的鈦鋁氧化物的不同層面復(fù)合而成，且未形成連續(xù)致密的Al2O3保護(hù)層。另外，由于少量Al2O3的形成又使得靠近氧化層的基體合金成分接近Ti3Al，從而導(dǎo)致鈦鋁合金的高溫抗氧化性能差。
而在本發(fā)明中，在經(jīng)過上述高真空擴(kuò)散熱處理的后，該鋁薄膜與鈦鋁合金之間的附著性大大增加，藉由分子間擴(kuò)散作用，相應(yīng)地在鈦鋁合金與該鋁薄膜相接觸的表面上形成一TiAl3層。該TiAl3層本身具有良好的抗氧化性能，因而可減少鈦鋁合金在800℃以上高溫時(shí)的氧化速率。并且，在高溫氧化過程中，該TiAl3層會(huì)在其表面形成一層連續(xù)致密、具有保護(hù)性的Al2O3氧化層，可進(jìn)一步提升其抗氧化性。
另外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，本發(fā)明所處理的鈦鋁合金除可為待加工的原材料之外，也可為鈦鋁合金所制成的產(chǎn)品。
本發(fā)明步驟簡(jiǎn)潔、操作簡(jiǎn)單且可行性高，能有效提高鈦鋁合金的高溫抗氧化性能。
權(quán)利要求
1.一種鈦鋁合金的抗氧化處理方法，其依次包括以下步驟提供一具有待處理的鈦鋁合金表面的物體，在該鈦鋁合金表面形成一鋁薄膜；對(duì)該鈦鋁合金表面進(jìn)行擴(kuò)散處理以在其表面形成一TiAl3層。
2.如權(quán)利要求1所述的鈦鋁合金的抗氧化處理方法，其特征在于，其采用濺鍍法或蒸鍍法形成該鋁薄膜。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鈦鋁合金的抗氧化處理方法，其特征在于，所述的擴(kuò)散處理在真空環(huán)境下進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求3所述的鈦鋁合金的抗氧化處理方法，其特征在于，所述的擴(kuò)散處理是在600℃±50℃溫度條件下進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求4所述的鈦鋁合金的抗氧化處理方法，其特征在于，所述的擴(kuò)散處理持續(xù)10～14小時(shí)。
6.如權(quán)利要求5所述的鈦鋁合金的抗氧化處理方法，其特征在于，所述的擴(kuò)散處理持續(xù)12小時(shí)。
7.如權(quán)利要求1或2所述的鈦鋁合金的抗氧化處理方法，其特征在于，所述的鋁薄膜是純鋁薄膜。
8.如權(quán)利要求1或2所述的鈦鋁合金的抗氧化處理方法，其特征在于，所述的鈦鋁合金為γ-TiAl。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鈦鋁合金的抗氧化處理方法，依次包括以下步驟提供一具有待處理的鈦鋁合金表面的物體，在該鈦鋁合金表面形成一鋁薄膜；對(duì)該鈦鋁合金表面進(jìn)行擴(kuò)散處理以在其表面形成一TiAl
文檔編號(hào)C23C14/16GK1789486SQ20041007764
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2004年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月16日
發(fā)明者顏士杰 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司