N-%2c2-气和O-%2c2-气不同流量的环境气氛对钛合金燃烧行为的影响.pdfVIP

N2气与02气不同流量的环境气氛 对钛合金燃烧行为的影响 赵永庆。 周廉曲恒磊 昊欢刘彩利 李月璐 (西北有色金属研究院西安710016) 摘要 本文以I)CSB法点燃钛合金，研究N2气与02气不同流量的环境气氛对钛 合金燃烧行为的影响，分析常规钛合金一旦着火应采用什么方法灭火的问题。研 究结果表明：钛合金可在富氧环境中燃烧；若钛合金燃烧可用N，气灭火；钛合金在 富氧环境中燃烧的产物及燃烧产物与基体的界面均不致密，燃烧可持续进行；钛合 金在富氧环境中燃烧的产物除钛的氧化物外还有TiN。 关键词 阻燃钛合金钛合金燃烧 灭火 7- ．．．。．， 1引言 钛及钛合金以其优良的综合性能在先进的高性能航空发动机中得到广泛使用。然而， 存发动机的苛刻环境中，钛合金存在“钛火”的危险，为克服这一技术难关，一些主要国家都 c(7Fi 在积极研制阻燃钛合金．在20世纪90年代初期陆续有些资料报道．如美国的Alloy 35V一15Cr)、俄罗斯的B1T一1／B1vr一3(Ti．～一Cu)、中国的1’i40(’Fi (，I^i—lAI一13Cu0．2Si)。关键部件采用阻燃钛合金是解决钛火的根本途径，然而对常规钛合 盒一旦着火应采用什么方法灭火的问题还没有人问津。本文以IK；SB法点燃钛合金，研究 N：气与02气不同流量的环境气氛对钛合金燃烧行为的影响。 2研究方法 条，然后在N2气与02气不同流量的环境气氛中，采用DCSB法点燃钛材．即在一定的电压、 电流条件下，点燃合金一定时间，测量燃烧前后质量或高度的变化、换算为燃烧速度。燃烧 后利用SEM和x射线衍射仪观察、分析燃烧产物及组成。 o赵水庆：通信地址：西安市5l号信箱钛所；邮编：710016：电话：029—6231078。 2056 F先进高温金属结构材料 3结果’j分析 图1为不同N，／02_流量气氛点燃的儿 种钛合金的燃烧速度。随N二气流量增大， 钛合金的燃烧速度普遍降低，纯N!气巾钛 合金几乎不燃烧；N2／02_流量比值由4：l增 加至5：I时，纯钛和‘1i40的燃烧速度降低． 而，I(H变化不明显；N2／02流量比值由5：l 增加至8：l时，纯钛和7Fi40的燃烧速度儿 乎小变化；’I暖合金在5：l到6：1也如此， 40l 5：0】 6：(11 8：0 而6：1到8：1有增加趋势；N，／02流量比值 由8：1增至纯N1■合金的燃烧速度均JE常 图1 不同N2／02流量比值的钛合金的燃烧速度显著地降低。 扫描电镜观察表明，纯钛和TC4合金 住纯N2气中的燃烧产物表面不存在明显的裂纹，有一定的致密性，在一定程度上町降低合 金的燃烧速度，这与图1的试验结果一致。在N，气中点燃燃烧后，燃烧影响区的X射线衍 射谱线分忻表明，两种钛材燃烧影响区除有Tio)和rIIiO外，还有TiN。 纯钛和T(’4合金在N2／02=4：1气氛中点燃燃烧后，燃烧产物表面和燃烧产物与基体 的界面形貌观察表明。两种钛材(尤其是纯钛)产物表面均开裂，产物呈多孔状，不町能阻 止可燃气氛向产物内扩散；三者的界面也开裂，不致密，但TC4相对来说较致密，对应的 燃烧速度较低，但明显高于在纯N，气中的燃烧速度。两种钛材在N2／02=6：1气氛中点燃