Ti-V-Cr系阻燃钛合金的非等温氧化行为及阻燃性能预测

材料工程, 2016, 44(1): 1-10. doi: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.01.001

Ti-V-Cr系阻燃钛合金的非等温氧化行为及阻燃性能预测

弭光宝 ^1, , 曹春晓 ^2, , 黄旭 ^3, , 曹京霞 ^4, , 王宝 ^5, , 隋楠 ^6,

1.北京航空材料研究院先进钛合金航空科技重点实验室,北京,100095

2.北京航空材料研究院先进钛合金航空科技重点实验室,北京,100095

3.北京航空材料研究院先进钛合金航空科技重点实验室,北京,100095

4.北京航空材料研究院先进钛合金航空科技重点实验室,北京,100095

5.北京航空材料研究院先进钛合金航空科技重点实验室,北京,100095

6.北京航空材料研究院先进钛合金航空科技重点实验室,北京,100095

基金项目: 中航工业技术创新基金(2014E62149R) 国家自然科学基金资助项目(51471155)

关键词：阻燃钛合金 , 非等温氧化 , 热重分析 , 阻燃性能 , 钛火

Non-isothermal Oxidation Characteristic and Fireproof Property Prediction of Ti-V-Cr Type Fireproof Titanium Alloy

Keywords： fireproof titanium alloy , non-isothermal oxidation , thermogravimetric analysis , fireproof property , titanium fire

采用TGA/DSC实验方法,结合XRD,SEM和EDS分析,系统研究Ti-V,Ti-V-Cr合金的非等温氧化行为及氧化产物的微观结构,并探讨V和Cr元素对Ti-V Cr阻燃钛合金抗非等温氧化性的影响机制.结果表明:从室温至1723K温度区间内,随着V元素含量的增加,Ti-V合金的抗非等温氧化性显著降低,氧化膜厚度从168μm增加至370μm,Ti-35V合金氧化膜厚度约为Ti-25V的1.45倍;Ti-V-Cr合金的抗非等温氧化性逐渐提高且差异较小,氧化膜厚度从110μm减小至85μm,Ti-35V-15Cr合金的氧化膜厚度比Ti-25V-15Cr降低约15.5％.Ti-V-Cr阻燃钛合金的抗非等温氧化性显著高于Ti-V合金,主要因为非等温氧化过程形成的液态相V2O5极大地释放了氧化膜的内应力,提高了氧化膜与合金基体的结合性,并与Cr2O3,TiO2共同阻止了O向合金基体的大量扩散.非等温氧化增重曲线及氧化膜厚度作为特征参数定量描述了Ti-V-Cr阻燃钛合金的抗非等温氧化性,与摩擦着火实验结果相一致,从而预测了合金的阻燃性能.

参考文献

[1]	黄旭.航空发动机钛燃烧及阻燃钛合金[J].材料工程,1997(08):11.
[2]	弭光宝;黄旭;曹京霞;曹春晓.Ti-V-Cr系阻燃钛合金的抗点燃性能及其理论分析[J].金属学报,2014(5):575-586.
[3]	曹京霞;黄旭;弭光宝;沙爱学;王宝.Ti-V-Cr系阻燃钛合金应用研究进展[J].航空材料学报,2014(4):92-97.
[4]	赖运金;张平祥;辛社伟;马凡蛟;刘向宏;冯勇;曾卫东;李金山.国内阻燃钛合金工程化技术研究进展[J].稀有金属材料与工程,2015(8):2067-2073.
[5]	弭光宝;曹春晓;黄旭;曹京霞;王宝.航空发动机用TC11钛合金抗点燃性能及机理研究[J].航空材料学报,2014(4):83-91.
[6]	弭光宝;黄旭;曹京霞;曹春晓;黄秀松.含氧环境中航空发动机用Ti40阻燃钛合金的摩擦点燃[J].中国有色金属学报（英文版）,2013(8):2270-2275.
[7]	Mikhaylo A. Trunov;Mirko Schoenitz;Xiaoying Zhu;Edward L. Dreizin.Effect of polymorphic phase transformations in Al_2O_3 film on oxidation kinetics of aluminum powders[J].Combustion and Flame,20054(4):310-318.
[8]	Trunov MA;Schoenitz M;Dreizin EL.Effect of polymorphic phase transformations in alumina layer on ignition of aluminium particles[J].Combustion theory and modelling,20064(4):603-623.
[9]	弭光宝;黄旭;曹京霞;曹春晓.钛颗粒着火过程氧化膜破裂行为的理论研究[J].航空材料学报,2012(6):25-31.
[10]	弭光宝;黄秀松;李培杰;曹京霞;黄旭;曹春晓.Ti-Cr合金的非等温氧化及着火预测[J].中国有色金属学报（英文版）,2012(10):2409-2415.
[11]	Schulz, O.;Eisenreich, N.;Kelzenberg, S.;Schuppler, H.;Neutz, J.;Kondratenko, E..Non-isothermal and isothermal kinetics of high temperature oxidation of micrometer-sized titanium particles in air[J].Thermochimica Acta: An International Journal Concerned with the Broader Aspects of Thermochemistry and Its Applications to Chemical Problems,20111/2(1/2):98-104.
[12]	徐凌;唐超群;戴磊;唐代海;马新国.N掺杂锐钛矿TiO2电子结构的第一性原理研究[J].物理学报,2007(2):1048-1053.
[13]	彭丽萍;夏正才;尹建武.金红石相和锐钛矿相TiO2本征缺陷的第一性原理计算[J].物理学报,2012(3):420-427.
[14]	杨贞妮;刘强;朱忠其;张瑾;柳清菊.钒掺杂TiO2粉体的制备及性能[J].粉末冶金材料科学与工程,2009(1):63-66.
[15]	徐凌;唐超群;黄宗斌.V掺杂锐钛矿相TiO2的光吸收特性[J].物理化学学报,2010(5):1401-1407.
[16]	陈俊;严非男;梁丽萍;刘廷禹;耿滔.Cr掺杂锐钛矿相TiO2光学性质的第一性原理研究[J].人工晶体学报,2011(3):758-762.

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