同济大学材料科学与工程学院轻质高温结构材料团队硕士研究生吴国东、曲寿江副教授等人与加拿大瑞尔森大学工程院院士陈道伦教授合作发表Scripta Materialia：金属间合金中纳米/亚微米级片状结构的高温氧化机理

【引言】

TiAl基合金主要由γ-TiAl，γ-TiAl/α₂-Ti₃Al片层，B2相组成。高温下其抗氧化性能欠佳(≥800^oC)，这极大的限制了其在航天航空领域的广泛应用。本文着重研究了TiAl基合金中γ-TiAl/α₂-Ti₃Al片层在高温下的组织演变及相转变。

【成果简介】

2019年7月2日，同济大学轻质高温结构材料团队，硕士研究生吴国东(第一作者)、曲寿江副教授(通讯作者)等人与加拿大瑞尔森大学工程院院士陈道伦教授(通讯作者)合作在《Scripta Materialia》期刊上发表题为“High-temperature oxidation mechanisms of nano-/submicro-scale lamellar structures in an intermetallic alloy”的文章。文章提出了900^oC下，γ-TiAl/α₂-Ti₃Al片层存在如下氧化路径：γ-TiAl→(H-Ti₂AlN, TiN) →κ-Al₂O₃→α-Al₂O₃，900^oC等温氧化100 h在靠近基体片层处FIB切割选取γ-TiAl/α₂-Ti₃Al片层，TEM衍射斑点证实γ-TiAl/α₂-Ti₃Al片层转变为H-Ti₂AlN/α₂-Ti₃Al片层，即γ-TiAl相转变为Ti₂AlN相。且在片层区域发现γ-TiAl相，κ-Al₂O₃相和α-Al₂O₃相三相共存，结合Material Studio 7.0 Dmol3模块中的吉布斯自由能计算，从热力学角度验证了Ti₂AlN相，TiN相可以转变为Al₂O₃相，且在一定氧分压下TiN和Ti₂AlN相之间能互相转化。利用Material Studio 7.0中CASTEP模块计算κ-Al₂O₃相和α-Al₂O₃相的基态能量，进一步验证κ-Al₂O₃相可以转变为α-Al₂O₃相。

【全文链接】：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359646219303707

【图文导读】

图1 (a) TEM明场像; (b-h)点1-7处衍射斑点

图2 (a) γ-TiAl, H-Ti₂AlN, TiN, κ-Al₂O₃和α-Al₂O₃相吉布斯自由能曲线及κ-Al₂O₃和α-Al₂O₃晶胞结构示意图；(b) 片层氧化示意图