第十五届全国表面工程大会

TiAl合金的抗高温氧化性能与其组织结构密切相关，TiAl合金主要由γ-TiAl相和γ/α₂片层组成，根据其显微组织特征可分为全片层（FL）、近片层（NL）、双态（DP）和近γ（NG）四种组织。然而，目前关于TiAl合金中晶界及γ/α₂相界对其高温氧化行为的影响机制尚不明确。因此，本研究采用实验结合第一性原理计算的方法，系统研究了四种组织TiAl合金在1000℃的氧化行为。结果表明，四种组织结构TiAl合金氧化后均形成外层TiO₂，内层TiO₂/Al₂O₃的混合氧化物，且均出现氧化层剥落现象，FL、NL、DP、NG的质量损失分别为-9.2，-11.1，-2.9和-5.2 mg/cm²，DP和NG组织抗高温氧化性能优于FL和NL组织。第一性原理计算表明，相比于γ相基体（氧吸附能-4.2~-5.3 eV），γ/α₂相界处62%的位点具有更低的氧吸附能（<-5.5 eV），晶界处也存在50%的低氧吸附能位点。这些界面区域提供的低氧吸附能位点显著促进了氧化反应的进行。本研究从相界及晶界角度阐明了TiAl合金组织结构对其高温氧化行为的影响机制，为调控TiAl合金的组织结构提供了的理论依据。
 

钛铝合金，高温氧化，组织结构，第一性原理计算