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,曹春晓，黄　旭,曹京霞，王　宝，隋　楠

(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)



特 约

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,曹春晓，黄旭,曹京霞，王宝，隋楠

(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)

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。

阻燃钛合金；非等温氧化；热重分析；阻燃性能；钛火

航空发动机钛火是一种典型的钛合金燃烧致灾故障，危害巨大。从20世纪60年代以来，高推重比航空发动机对钛合金用量提高的需求与钛火倾向性增大的尖锐矛盾凸显，致使钛火故障频发。钛合金的燃烧问题引起高度关注[1-3]，有效预防钛火隐患成为研制先进的高推重比航空发动机的关键技术。……