TiAl合金渗碳处理及其耐蚀性能研究

【摘要】摘要：多孔Ti-46.5Al(at.%)合金近几年在氯化冶金(如海绵钛)、湿法冶金(如金属钴、锌、锰)及副产品的回收利用(如烟气回收制硫酸、钼酸铵中钼及其他贵金属等)等领域的固液分离中得到了广泛应用,带来了可观的经济和社会效益。但多孔Ti-46.5Al(at.%)合金在某些苛刻环境中抗腐蚀性能有待提高,限制其更广泛的应用。化学表面处理是提高金属材料抗腐蚀性能的有效方法,然而,面对具有复杂孔隙结构的多孔材料,直接处理难度非常大,目前关于多孔金属材料化学表面处理的文献报道很少。本文以致密TiAl合金固体渗碳为基础,详细阐明其渗碳机理,探讨渗碳工艺参数、微观组织结构和Al含量对致密TiAl合金渗碳层结构和渗碳机理的影响机制；在此基础上,选择合适的工艺参数对多孔TiAl合金进行固体-气相渗碳,揭示多孔TiAl合金的渗碳机理,探讨渗碳工艺参数、孔径大小对渗碳结构的影响规律；最后,用多种方法深入研究致密TiAl合金和多孔TiAl合金在相应腐蚀介质中的腐蚀性能。主要研究结果如下：(1)阐明了TiAl合金的渗碳机理。从活性C原子在TiAl晶体中优先占位理论、扩散途径和在此过程中TiAl合金发生的相变等角度分析TiAl合金的渗碳行为。Al含量对TiAl合金渗碳结构的影响规律为：Al含量越低二元碳化物层越厚而三元陶瓷相层Ti2AlC越薄,在一定范围内增加Al含量有利于生成单一三元陶瓷相。为多孔TiAl合金渗碳机理做铺垫,选择较佳的工艺参数,进而分析多孔TiAl合金的渗碳行为和影响因素。上述研究结果,有利于控制在多孔TiAl合金表面及孔壁周围连续、均匀的生成三元碳化物。(2)从致密TiAl合金渗碳前后微观组织特征,分析了致密TiAl合金在HCl溶液中的腐蚀机理及影响因素。研究发现,致密TiAl合金由于晶体缺陷和与Cl离子的特性吸附等原因导致其容易发生点蚀和裂缝腐蚀。经中温(≤930℃)渗碳后,致密TiAl合金表面生成以三元陶瓷相层为主的碳化物层组织致密,且具有独特晶体结构,使致密TiAl合金生成钝化膜,表现出很强的抗腐蚀性能。(3)探讨了致密TiAl合金在硫酸中的钝化特性。致密TiAl合金在硫酸中的腐蚀行为与HCl中不一样,容易发生钝化。研究发现,致密TiAl合金渗碳前后在硫酸中生成的钝化膜均为n型半导体,区别在于渗碳后TiAl合金表面生成的钝化膜在耗尽层载流子密度低,导致腐蚀速度降低,钝化膜的稳定时间长。(4)阐述了多孔TiAl合金的腐蚀行为。研究发现,未渗碳多孔TiAl合金在自腐蚀电位下难以生成钝化膜,抗腐蚀性能差,在外加电压下,以吸附中间产物生成钝化膜,覆盖反应活性点的方式提高抗腐蚀性能,但此钝化膜不稳定,抗腐蚀性能差。渗碳多孔TiAl合金在自腐蚀电位下和外加电位作用下均能生成稳定的钝化膜,抗腐蚀性能好。图87幅,表4个,参考文献187篇
【作者】廖翠姣；
【导师】贺跃辉；
【作者基本信息】中南大学，材料科学与工程，2014，博士
【关键词】多孔TiAl合金；渗碳机制；耐蚀性；钝化膜；

【参考文献】
[1]徐磊磊.汉族青少年特发性脊柱侧凸致病基因的定位及相关临床应用[D].南京大学,外科学,2014,博士.
[2]林新浩,张雨,王伟军,宁丞伟,隋国超,史德友,董丽敏.石墨烯量子点的制备与表征[J].化学与黏合,2015,01:39-42.
[3]张旭.HEF防火墙实现模式的研究[D].辽宁工程技术大学,2002.
[4]王金珠.女研究生宽恕与恋爱冲突解决策略的关系研究[D].河北师范大学,应用心理学,2013,硕士.
[5]王昕越.幼儿行走动作发展特征的研究[D].北京体育大学,社会体育指导,2013,硕士.
[6]王强,沈永平,陈英武.多属性决策支持向量机模型与算法[J].控制与决策,2006,12:1338-1342.
[7]王美岩.292例血液透析患者贫血情况及贫血原因分析[D].吉林大学,临床医学,2013,硕士.
[8]娄丽群.马克思人的全面发展理论及其当代价值[D].内蒙古大学,马克思主义理论,2014,硕士.
[9]娜仁其其格.蒙古国留学生“把”字句学习中的偏误及其对策研究[D].内蒙古师范大学,汉语国际教育（专业学位）,2012,硕士.
[10]李佳佳.几类门限签名方案和秘密共享方案的分析[D].杭州师范大学,应用数学,2013,硕士.
[11]李婧怡.汉语委婉语与跨文化交际[D].苏州大学,汉语国际教育（专业学位）,2014,硕士.
[12]陈海霞.孕期氯化消毒副产物三氯乙酸内暴露水平影响因素的研究[D].华中科技大学,公共卫生,2013,硕士.
[13]魏敏.某小型固态存储器及其地面测试设备的设计与实现[D].中北大学,电路与系统,2014,硕士.
[14]杨运超.燃煤循环流化床锅炉双组份颗粒流动和燃烧的数值模拟[D].哈尔滨工业大学,2013.
[15]韩欢.长三角城市群规模分布及其演变研究[D].宁波大学,区域经济学,2013,硕士.
[16]李璇.学前教育专科生性别角色类型与职业认同的现状研究[D].华东师范大学,发展与教育心理学,2012,硕士.
[17]杨小兵.聚类分析中若干关键技术的研究[D].浙江大学,2005.
[18]包向阳.基于WSN的起重机能效检测数据采集系统的研究与实现[D].中国矿业大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[19]夜梦元.适应性选择：生态翻译学视角下《长恨歌》的英译研究[D].延安大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[20]边文婧.“大别山记忆”数字资源库建设研究[D].安徽大学,档案学,2014,硕士.
[21]郭现伟.第三产业技术创新对经济的拉动作用分析[D].华侨大学,数量经济学,2013,硕士.
[22]王琳.水系统结构和动力学特性的计算机模拟研究[D].中国海洋大学,2010.
[23]张承慧,曾毅,刘玫,常华.供水泵变频调速非线性控制系统[J].冶金自动化,1995,01:55-56.
[24]徐磊.具有自旋对称性的Dirac方程的Yangian对称性和可积性研究[D].北京化工大学,凝聚态物理,2013,硕士.
[25]赵志义.用高科技改造冶金工业——论鞍钢的技术改造[J].冶金管理.1992(01)
[26]徐志发.经营分析系统在电信业应用中若干问题的分析[J].电信科学,2005,01:43-47.
[27]刘丹.基于粒子滤波的视频序列目标跟踪算法的研究与实现[D].东北大学,计算机应用技术,2010,硕士.
[28]刘欢.境内外人民币汇率联动效应研究[D].吉林大学,世界经济,2014,硕士.
[29]韩飞.多数据库系统的研究与设计[D].合肥工业大学,计算机软件与理论,2003,硕士.
[30]宋捷,党耀国,林晨昱.人员面试的灰色群决策模型研究[J].控制与决策,2011,04:507-512.
[31]江晓悟.基于龙芯平台的并行化动态二进制翻译中无锁队列的研究[D].中国科学技术大学,计算机软件与理论,2014,硕士.
[32]李妍.基于语块理论的初级汉语综合课教学设计[D].山东大学,汉语国际教育（专业学位）,2012,硕士.
[33]陈科.预应力砼桁架T构病害机理分析及维修加固[D].长安大学,桥梁与隧道工程,2014,硕士.
[34]桑广.正态模糊数型多属性决策方法研究[D].安徽大学,计算数学,2013,硕士.
[35]王力国.汽车离合器盖总成检测机结构刚度有限元分析方法研究[D].天津理工大学,机械电子工程,2013,硕士.
[36]魏道凯.滕州市荆河大桥钢管混凝土塔施工工艺分析与研究[D].山东大学,建筑与土木工程,2012,硕士.
[37]胡婷婷.甘肃出土散见简牍集释[D].西北师范大学,汉语言文字学,2013,硕士.
[38]何洁.新疆沙湾县乡村旅游发展现状与对策研究[D].华中师范大学,农村与区域发展,2014,硕士.
[39]娄世云,田沙沙,牛春宇,周少敏.石墨烯/三元半导体纳米晶复合物的制备及其光催化性能研究[A].中国化学会.中国化学会第29届学术年会摘要集——第30分会：低维碳材料[C].中国化学会:,2014:1.
[40]郑应婕.小型猪七氟烷麻醉试验及其临床麻醉效果评价[D].南京农业大学,临床兽医学,2013,硕士.
[41]董智慧.瑜伽馆网络营销策略[D].西南大学,体育人文社会学,2014,硕士.
[42]郭蓉蓉.针刺疗法与推拿手法治疗腰突症的临床研究[D].北京中医药大学,中医学,2014,硕士.
[43]徐明.基于传感器的上肢动作识别系统[D].安徽大学,电路与系统,2013,硕士.
[44]祁连清.生产管理应用评价与管控系统的分析与设计[D].厦门大学,软件工程,2014,硕士.
[45]吕燕飞.中国现代网络配音研究[D].西安建筑科技大学,艺术设计,2013,硕士.
[46]郑福淼.泵式磁流变减振器设计及其在汽车中的仿真应用[D].吉林大学,车辆工程,2014,硕士.
[47]顾挺挺.长链非编码RNA MALAT-1及其与锌指蛋白转录因子Snail在肾细胞癌中表达及相关性的研究[D].河北医科大学,外科学（专业学位）,2014,硕士.
[48]刘祖涵.塔里木河流域气候—水文过程的复杂性与非线性研究[D].华东师范大学,地图学与地理信息系统,2014,博士.
[49]李佳.基于物联网RFID技术的图书馆管理系统设计[D].湖南大学,计算机技术,2011,硕士.
[50]郑诚飞.同种异体原位肝移植（附1例报告）[D].浙江大学,外科学,2004,硕士.