钛及钛铝合金的高温氧化行为与防护

钛及钛铝合金在航空航天领域应用广泛,但抗高温氧化性能不足是制约其发展的主要原因之一。基于几种典型钛合金(工业纯钛、近α-Ti合金、α+β钛合金、β钛合金)和钛铝合金(γ-TiAl、Ti_3Al)的高温氧化行为、氧化特点及失效机制,回顾了改善钛及钛铝合金抗高温氧化性能的主要途径,即合金化及表面改性。合金化需优化合金成分及含量,对钛及钛铝合金的抗高温氧化性能改善有限。表面改性包括涂覆高温防护涂层、表面合金化及表面强化,介绍了钛及钛铝合金表面9种防护涂层的发展现状,即Al涂层、Al-X涂层、Ti-Al-X涂层、MCrAlY涂层、准晶涂层、高熵合金涂层、惰性氧化物陶瓷涂层、搪瓷涂层及氮化物陶瓷涂层,总结了这些涂层的制备方法、高温防护机理、改性手段、失效机制及应用局限。此外,介绍了4种表面合金化技术(热扩散、离子注入、预氧化及激光表面合金化)及表面强化技术在钛及钛铝合金高温防护中的应用现状。现阶段,结合计算机模拟、机器学习等先进手段,设计制备新型高温钛合金结构材料,同时设计和发展具有优异综合性能的高温防护涂层及相应的高效制备方法,是促进钛及钛铝合金高温应用的发展方向。

三元层状MoAlB材料的研究进展

二元过渡金属硼化物因高熔点、高硬度和高导热性等优点在航空航天领域具有重要应用前景。然而,该类材料的本征脆性和较差的抗氧化性严重制约了其在高温极端环境下的应用。MAB相是在二元硼化物晶胞中引入ⅢA和ⅣA族元素原子得到的一类新型三元层状硼化物,兼具陶瓷和金属诸多优异性能,其中MoAlB具有优异的断裂韧性、抗氧化性、损伤容限特性和机械加工性,成为MAB相材料的研究热点。本文概述了MoAlB粉末、块体、涂层的制备方法及基本性能,包括理化、力学、摩擦和抗高温氧化性能等;讨论了MoAlB的改性方法及机制,旨在明确MoAlB材料在制备和应用过程中存在的关键问题及可能的解决途径,并指出了MoAlB材料的潜在应用领域。