钛铝金属间化合物激光点火燃烧行为及机理

采用激光氧浓度实验方法结合超高温红外测温仪和高速摄像机原位观察、扫描电子显微分析和X射线衍射分析等方法,对钛铝金属间化合物(TiAl合金)的点火燃烧行为进行研究,揭示燃烧过程熔体的形成与运动规律、氧化物类型和结构特征,进而探讨燃烧机理。结果表明:TiAl合金发生起燃及持续燃烧的激光功率和氧浓度临界条件分别遵循抛物线规律和抛物线+直线规律,且显著高于近α型高温钛合金,即具有更好的阻燃性能;TiAl合金的起燃温度高于基体相熔点,起燃时基体部分熔化,导致Al元素由内氧化机制转变为外氧化机制;扩展燃烧阶段形成的氧化物由内侧到燃烧表面依次为Al_(2)O_(3),Al_(2)Ti_7O_(15),Al_(2)TiO_(5)和Al_(6)Ti_(2)O_(13)相,其中熔凝区内形成的连续网状Al_(2)O_(3)层能够阻碍熔体运动,燃烧区内形成的Ti-Al-O三元相通过降低内层Al_(2)O_(3)的分解压提升Al_(2)O_(3)保护层的稳定性,使TiAl合金具有良好的阻燃性能。