新材料及其应用

一种改善高Nb‑TiAl合金高温抗氧化性能的方法，属于高Nb‑TiAl合金表面抗高温氧化领域。其特征是通过氟化钠溶液对高Nb‑TiAl合金表面处理，再对样品进行高温氧化处理使其表面生成氧化物膜，提高高Nb‑TiAl合金长期抗氧化性能。具体方法和工艺为：高Nb‑TiAl合金表面通过氟化钠水溶液处理15s‑30s，其中，氟离子浓度为0.08‑0.12 mol/L；随后先用去离子水清洗其表面、再用酒精清洗后烘干；在热处理炉中，将温度升高到900℃‑950℃进行氧化处理3h‑5h，使其表面生成致密的氧化铝膜。本发明工艺简单、易工程应用。

航空航天发动机领域：高 Nb-TiAl 合金作为一种轻质高温结构材料，在航空航天发动机中具有重要应用前景。改善其高温抗氧化性能后，可使其能够在更高的温度下稳定工作，提高发动机的推重比和热效率，减轻发动机重量，降低燃油消耗，提升飞行器的性能和经济性。

能源动力领域：在能源动力系统中的燃气轮机、超超临界发电机组等高温部件中，高 Nb-TiAl 合金的应用能够提高部件的耐高温抗氧化能力，延长使用寿命，减少维护成本，提高能源利用效率，推动能源动力行业的可持续发展。

汽车发动机领域：随着汽车发动机向高性能、高效率、轻量化方向发展，高 Nb-TiAl 合金的应用逐渐受到关注。改善其高温抗氧化性能后，可用于制造汽车发动机的涡轮增压器、排气阀等高温部件，提高发动机的性能和可靠性，降低尾气排放。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

与现有的涂层技术（热喷涂、热障涂层、激光表面熔覆、磁控溅射、阳极氧化、蒸镀等）相比，本发明在合金表面引入的氟化钠密度低、含量少，经过处理的合金氧化前增重很低、氧化过程中产生的氧化物膜能有效提高抗氧化性能、且氧化物和合金基体界面处的韧性物相能有效提高二者的结合性，根据钢及高温合金的抗氧化性测定实验方法（国标5858-2000），经过本发明处理后的高Nb-TiAl合金在900℃-950℃达到完全抗氧化的等级。此外，本发明工艺方法简、易操作，易实现工程应用。因此，本发明的结果对提高高Nb-TiAl合金航空发动机零部件（叶片、涡轮盘）高温抗氧化性能及其防护具有重要的意义。