Al_2O_3/Ti_2AlN复合材料的高温抗氧化行为

利用综合热分析仪、扫描电镜背散射电子(BSE)和能谱分析(EDS)对Al_2O_3/Ti_2AlN复合材料在900、1000和1100℃空气中连续氧化20 h后的氧化增重及氧化层截面进行了研究。结果表明:Al2O3/Ti2AlN复合材料在空气中的氧化行为符合抛物线规律,在900、1000和1100℃,20 h氧化增重分别为2.78×10~(-2)、10.4×10~(-2)和21.9×10~(-2)kg/m~2,抛物线速率常数相应为1.08×10~(-8)、1.44×10~(-7)和6.56×10~(-7) kg~2/m~4·s,氧化激活能为274 kJ/mol。氧化层主要由TiO2和Al2O3组成的,连续的Al_2O_3次外层可以提高其抗氧化性能。氧化层结构的改变是由于氧化温度对Ti~(4+)、Al~(3+)由基体表面向外扩散和O~(2-)向内扩散的影响,以及TiO_2和Al_2O_3在不同温度下的形核生长速率导致的。对Al_2O_3/Ti_2AlN而言,控制材料与氧化气氛的界面是提高该材料抗氧化性能的关键。