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MEVVA(Metal Vapor Vacuum Arc)源金属离子注入技术是表面改性技术中的先进工艺,以MEVVA源金属离子注入法对钛合金表面进行抗氧化改性,在国内外尚属首创.该论文旨在研究用MEVVA源金属离子注入法改善高温钛合金Ti60的表面抗氧化性能的有关理论与技术问题.研究表明:(1)通过离子注入Cu元素,在高温下基体表面能生成致密的保护性氧化膜,即钝化膜.由于钝化膜的形成,其720℃抗氧化性能比未作注入处理的Ti60合金有大幅度的提高,氧化动力学曲线由直线规律转变为非常平缓的趋势.两种温度下(720℃和620℃)注Cu试样的氧化增重差别较小,氧化动力学曲线趋势非常相似,进一步体现了注Cu的抗氧化效果;(2)通过离子注入稀土Y,也较大幅度地改善了Ti60合金基体的抗氧化性能.Y的注入有利于改善表面氧化膜的结构,弥补稀土Nd在高温下急剧偏聚的缺陷,从而阻滞氧的内扩散,提高基体的抗氧化性能;(3)通过离子注入Nb,将对Ti60合金的高温抗氧化性能有不利影响.Nb元素能抑制稀土第二相的析出,从而降低Ti60合金基体的抗氧化性能.Ti60合金表面沉积Nb也不是一种可取的方法.沉积Nb能提高基体短时(100h)暴露的抗氧化能力,但表层有裂纹,在冷热循环条件下表层与基体发生严重分离、剥落现象;(4)通过离子注入Al能改善Ti60合金基体的抗氧化性能,但改善幅度不大.Al的大量注入,会促使稀土Nd的偏聚,从而削弱Nd对氧化膜的细化作用.混合注入(Nb+Al)可使Ti60合金的连续氧化性能改善,循环氧化性能也得到了一定的改善;其机理为混合注入促进了稀土第二相的析出和氧化膜的细化;(5)离子注入Si也能显著改善Ti60合金的抗氧化性能,注入Si有助于生成致密的保护性氧化膜.