随着航空事业的快速生长，，，，，，，，新一代战机对服役性能的要求越来越高，，，，，，，，轻量化、智能化、超无邪、快速响应等特点正在逐步成为权衡飞机整体性能的标准和各国家战机研发的偏向。。。。。。其中，，，，，，，，钛合金作为一种比强度高、耐侵蚀、耐高温、线膨胀系数小的双相合金，，，，，，，，在各机型上所占的比例越来越大[1]。。。。。。其中，，，，，，，，TC4（Ti-6Al-4V）作为一种古板的双相钛合金，，，，，，，，是现在研究与应用最为普遍的一种钛合金。。。。。。在室温条件下，，，，，，，，TC4钛合金屈服比高、塑性差，，，，，，，，且成形后回弹量较大，，，，，，，，因此常接纳高温成形的方法举行加工生产。。。。。。现在，，，，，，，，生产上接纳的TC4钛合金高温成形方法主要有：热成形、超塑成形、超塑成形/扩散毗连以及激光成形等[2-4]，，，，，，，，其中钛合金热成形作为一种成形效率高、适合批量工业化生产的高温成形手艺，，，，，，，，是现在生长最为成熟、应用最为普遍的钛合金成形手艺。。。。。。然而，，，，，，，，TC4钛合金在高温成形历程中不但会爆发氧化，，，，，，，，高浓度的氧消融还会导致氧脆，，，，，，，，氧元素向基体内部扩散形成脆性的富氧α层，，，，，，，，进而对TC4钛合金零件的力学性能及服役性能爆发不良影响[5]。。。。。。

现在，，，，，，，，为避免TC4钛合金在高温成形历程中外貌被严重氧化，，，，，，，，同时增添质料在成形时的润滑性，，，，，，，，工业生产历程中常接纳在TC4板料及模具外貌涂覆高温润滑剂，，，，，，，，但关于差别厚度的高温润滑剂对TC4钛合金在高温条件下微观组织的演变以及高温润滑剂的最佳厚度却鲜有报道。。。。。。本文通过在TC4钛合金板料外貌涂覆差别厚度的高温润滑剂，，，，，，，，研究差别厚度高温润滑剂下TC4钛合金的微观组织演变，，，，，，，，获得TC4钛合金在高温成形历程中高温润滑剂的最佳涂覆厚度，，，，，，，，为现实生产及工艺设计提供理论依据和科学指导。。。。。。

1、试验质料和要领

1.1试验质料

试验接纳的原质料是1.5mm厚的TC4钛合金轧制板材，，，，，，，，热处置惩罚状态为M态，，，，，，，，化学因素如表1所示。。。。。。板材外貌及纵截面的原始微观组织如图1所示，，，，，，，，TC4钛合金属于α+β双相钛合金，，，，，，，，其中α相为基内情，，，，，，，，其余部分为匀称漫衍的β相[6]。。。。。。

表1TC4钛合金板材的化学因素(质量分数，，，，，，，，%)

TC4钛合金板材热成形历程中接纳的高温润滑剂为立方氮化硼（CBN），，，，，，，，每100g氮化硼中加入100g无水乙醇和100g丙酮，，，，，，，，接纳搅拌机搅拌匀称制成悬浮液后，，，，，，，，接纳气压喷枪喷涂至试样外貌。。。。。。

1.2试验要领

接纳线切割切取规格为20mm×10mm×1.5mm的试样，，，，，，，，并对试样举行外貌处置惩罚：酸洗、无水乙醇超声洗濯、烘干。。。。。。接纳超声波测厚仪（精度0.001mm）丈量TC4钛合金板材的原始厚度，，，，，，，，为扫除无意因素导致的误差，，，，，，，，每组试样匀称选取18个点举行厚度丈量，，，，，，，，通过盘算，，，，，，，，原始板料的平均厚度为（1.490±0.003）mm。。。。。。

接纳气压喷枪将雾化后的氮化硼悬浮液划分喷涂至TC4板料外貌，，，，，，，，其中6张试样外貌划分匀称喷涂1层、2层，，，，，，，，直至6层，，，，，，，，待上一层氮化硼干燥后再继续喷涂下一层。。。。。。干燥后，，，，，，，，接纳千分尺划分丈量喷涂差别层数氮化硼板料的整体厚度。。。。。。凭证HB/Z20020-2014《钛合金钣金零件热成形工艺》，，，，，，，，将试样放入HF500T热成形机中举行高温防氧化试验，，，，，，，，团结现实生产条件，，，，，，，，选取TC4钛合金在空气中的极限加热参考值，，，，，，，，加热温度660℃、加热时间1.0h，，，，，，，，每组试验重复2次，，，，，，，，以扫除无意因素导致的误差。。。。。。

接纳线切割要领从高温加热后的试样上切取金相试样，，，，，，，，将金相试样放入无水乙醇超声波洗濯仪中扫除试样外貌的氮化硼，，，，，，，，打磨抛光后接纳侵蚀液为氢氟酸（HF）∶硝酸（HNO₃）∶水（H₂O）=5∶20∶75（体积比）举行侵蚀。。。。。。

接纳扫描电镜以及EDS仪划分视察喷涂差别厚度高温润滑剂的TC4钛合金质料外貌微观组织以及氧元素含量，，，，，，，，并接纳金相显微镜丈量试样纵截面爆发的氧化膜厚度。。。。。。综合比照剖析喷涂差别厚度的高温润滑剂对TC4钛合金质料防氧化效果的影响纪律，，，，，，，，优选出TC4钛合金最佳的高温润滑剂喷涂厚度。。。。。。

2、效果与剖析

2.1喷涂差别层数氮化硼板料的整体厚度

高温试验后喷涂差别层数氮化硼板料的外观状态如图2所示，，，，，，，，其中从左至右划分为未喷涂氮化硼、喷涂1层、喷涂2层，，，，，，，，直至喷涂6层。。。。。。从图2可以看出，，，，，，，，随着氮化硼厚度的增添，，，，，，，，试样外貌颜色由深褐色变为深黄色，，，，，，，，再由浅黄色变为白色。。。。。。通过超声波测厚仪丈量高温防氧化试验后板料的厚度规模如表2所示。。。。。。

表2板料的厚度规模

2.2微观组织及元素含量

TC4钛合金是一种α+β型的双相钛合金，，，，，，，，而氧元素在α-Ti中的消融度远远大于β-Ti，，，，，，，，在高温氧化历程中O和Ti爆发反应形成氧化膜，，，，，，，，氧原子通过氧化膜向基体质料内部扩散。。。。。。在扩散历程中，，，，，，，，一方面α-Ti固溶大宗的氧元素，，，，，，，，另一方面β-Ti起到扩散通道的作用，，，，，，，，使氧原子快速向内部扩散形成富氧α层[7]。。。。。。图3和表3划分为未喷涂氮化硼板料经由高温氧化后外貌的SEM组织和EDS因素剖析效果。。。。。。从图3可以看出，，，，，，，，未喷涂氮化硼的钛合金板料长时间袒露在高温情形下会在质料外貌形成大宗匀称漫衍的岛状氧化物，，，，，，，，质料外貌氧元素含量急剧增多，，，，，，，，其主要因素为TiO₂和Al₂O₃。。。。。。其中TiO2在高温下具有优异的稳固性，，，，，，，，难以被剖析和转化，，，，，，，，随着温度的升高和保温时间的延伸，，，，，，，，氧元素的扩散越发强烈，，，，，，，，一直天生新的TiO₂层，，，，，，，，使得氧化膜的厚度一直增添，，，，，，，，较厚的氧化层会对TC4钛合金的电化学性能以及磨损性能爆发严重的影响。。。。。。图4为未喷涂氮化硼板料氧化膜截面的微观组织。。。。。。从图4可以看出，，，，，，，，在加热温度为660℃、加热时间1.0h极限加热参考值的条件下，，，，，，，，在质料外貌形成了厚度为4.13μm的氧化膜。。。。。。当成形温度或应用温度凌驾600℃时，，，，，，，，氧化行为将对钛合金的性能爆发显著的影响，，，，，，，，处于高温下的钛合金很是容易爆发非；；；；；；ば匝趸8]；；；；；；且在高温条件下原子的扩散能力增强，，，，，，，，质料的晶界迁徙能力获得提升，，，，，，，，提高了晶核长大速率，，，，，，，，与原始组织形貌相比体现为β相晶粒爆发长大。。。。。。

表3未喷涂氮化硼板料的外貌元素含量(质量分数，，，，，，，，%)

图5为喷涂差别层数氮化硼板料的SEM组织和EDS因素剖析效果。。。。。。从图5可以看出，，，，，，，，与未喷涂氮化硼的板料相比，，，，，，，，经由高温氧化后质料外貌的氧化物显着镌汰，，，，，，，，且随着喷涂氮化硼厚度的增添，，，，，，，，质料外貌爆发的氧化物越来越少，，，，，，，，氧化膜致密度逐渐降低。。。。。。在喷涂氮化硼层数划分为5层和6层的试样外貌，，，，，，，，氧化膜漫衍已相对较为希罕，，，，，，，，批注质料外貌喷涂氮化硼可以有用地避免质料被氧化，，，，，，，，随着氮化硼厚度的增添，，，，，，，，质料在高温条件下的抗氧化性能显着提高。。。。。。

随着TC4质料外貌喷涂氮化硼厚度的转变，，，，，，，，在经由长时间的高温氧化后试样外貌各元素的质量比爆发转变，，，，，，，，其中喷涂差别厚度氮化硼板料外貌的氧元素含量如表4所示。。。。。。从表4可以看出，，，，，，，，在TC4质料外貌划分喷涂1层到5层氮化硼时，，，，，，，，试样外貌的氧元素含量随着氮化硼厚度的增添急剧下降，，，，，，，，在喷涂5层氮化硼时质料外貌的氧元素含量为8.56wt%，，，，，，，，在喷涂6层氮化硼时试样外貌的氧元素含量无显着转变，，，，，，，，批注氮化硼喷涂5层与6层对TC4质料的防氧化效果较为靠近，，，，，，，，无显着区别。。。。。。

表4喷涂差别厚度氮化硼板料的氧元素含量(质量分数，，，，，，，，%)

图6为喷涂差别层数氮化硼的钛合金板料在经由高温氧化后在质料外貌天生的氧化膜。。。。。。从图6可以看出，，，，，，，，与未喷涂氮化硼的钛合金板料相比，，，，，，，，喷涂氮化硼后质料外貌爆发的氧化膜厚度有用降低；；；；；；且随着喷涂氮化硼厚度的增添，，，，，，，，在质料外貌爆发的氧化膜厚度一直降低，，，，，，，，在喷涂1层至4层氮化硼时质料外貌爆发的氧化膜厚度划分为3.52、2.89、1.65、0.83μm。。。。。。在喷涂5层和6层氮化硼的质料外貌已经较难视察到显着的氧化膜，，，，，，，，批注在加热温度为660℃、加热时间为1.0h的极限加热条件下，，，，，，，，TC4质料外貌喷涂氮化硼厚度为0.040～0.043mm时，，，，，，，，就可以有用起到防氧化效果，，，，，，，，这一效果与SEM及EDS因素剖析效果相一致。。。。。。

团结表2、4发明，，，，，，，，在喷涂氮化硼厚度为0.008～0.040mm的规模内，，，，，，，，关于TC4钛合金的防氧化效果与喷涂氮化硼的厚度成正比，，，，，，，，氮化硼的厚度越厚，，，，，，，，质料外貌的氧元素含量越低，，，，，，，，爆发的氧化膜厚度越薄。。。。。。在喷涂氮化硼厚度为0.040～0.051mm，，，，，，，，防氧化效果较为靠近，，，，，，，，在微观标准下已较难视察到显着的氧化膜，，，，，，，，TC4钛合金在高温条件下最佳的氮化硼喷涂厚度为0.040mm左右。。。。。。

3、结论

（1）关于TC4钛合金，，，，，，，，氮化硼具有优异的防氧化效果，，，，，，，，喷涂氮化硼的TC4钛合金试样，，，，，，，，其防氧化效果显着优于未喷涂氮化硼的试样。。。。。。

（2）在喷涂氮化硼厚度为0.008～0.040mm的规模内，，，，，，，，关于TC4钛合金的防氧化效果与喷涂氮化硼的厚度成正比，，，，，，，，氮化硼的厚度越厚，，，，，，，，质料外貌的氧元素含量越低，，，，，，，，爆发的氧化膜厚度越薄。。。。。。

（3）在喷涂氮化硼厚度为0.040～0.051mm的规模内，，，，，，，，防氧化效果较为靠近，，，，，，，，在微观标准下已较难视察到显着的氧化膜。。。。。。TC4钛合金在高温条件下最佳的氮化硼喷涂厚度为0.04mm左右。。。。。。

参考文献:

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[8] 朱日彰，，，，，，，，何业东，，，，，，，，齐慧滨．高温侵蚀及耐高温侵蚀质料[M]. 上海：上？？？？？？？？蒲忠粘鍪樯，，，，，，，，1995

（注，，，，，，，，原文问题：差别厚度高温润滑剂下的TC4钛合金微观组织演变）

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