摘要：多孔Ti-46.5Al(at.%)合金近几年在氯化冶金(如海绵钛)、湿法冶金(如金属钴、锌、锰)及副产品的回收利用(如烟气回收制硫酸、钼酸铵中钼及其他贵金属等)等领域的固液分离中得到了广泛应用,带来了可观的经济和社会效益。但多孔Ti-46.5Al(at.%)合金在某些苛刻环境中抗腐蚀性能有待提高,限制其更广泛的应用。化学表面处理是提高金属材料抗腐蚀性能的有效方法,然而,面对具有复杂孔隙结构的多孔材料,直接处理难度非常大,目前关于多孔金属材料化学表面处理的文献报道很少。本文以致密TiAl合金固体渗碳为基础,详细阐明其渗碳机理,探讨渗碳工艺参数、微观组织结构和Al含量对致密TiAl合金渗碳层结构和渗碳机理的影响机制；在此基础上,选择合适的工艺参数对多孔TiAl合金进行固体-气相渗碳,揭示多孔TiAl合金的渗碳机理,探讨渗碳工艺参数、孔径大小对渗碳结构的影响规律；最后,用多种方法深入研究致密TiAl合金和多孔TiAl合金在相应腐蚀介质中的腐蚀性能。主要研究结果如下：(1)阐明了TiAl合金的渗碳机理。从活性C原子在TiAl晶体中优先占位理论、扩散途径和在此过程中TiAl合金发生的相变等角度分析TiAl合金的渗碳行为。Al含量对TiAl合金渗碳结构的影响规律为：Al含量越低二元碳化物层越厚而三元陶瓷相层Ti2AlC越薄,在一定范围内增加Al含量有利于生成单一三元陶瓷相。为多孔TiAl合金渗碳机理做铺垫,选择较佳的工艺参数,进而分析多孔TiAl合金的渗碳行为和影响因素。上述研究结果,有利于控制在多孔TiAl合金表面及孔壁周围连续、均匀的生成三元碳化物。(2)从致密TiAl合金渗碳前后微观组织特征,分析了致密TiAl合金在HCl溶液中的腐蚀机理及影响因素。研究发现,致密TiAl合金由于晶体缺陷和与Cl离子的特性吸附等原因导致其容易发生点蚀和裂缝腐蚀。经中温(≤930℃)渗碳后,致密TiAl合金表面生成以三元陶瓷相层为主的碳化物层组织致密,且具有独特晶体结构,使致密TiAl合金生成钝化膜,表现出很强的抗腐蚀性能。(3)探讨了致密TiAl合金在硫酸中的钝化特性。致密TiAl合金在硫酸中的腐蚀行为与HCl中不一样,容易发生钝化。研究发现,致密TiAl合金渗碳前后在硫酸中生成的钝化膜均为n型半导体,区别在于渗碳后TiAl合金表面生成的钝化膜在耗尽层载流子密度低,导致腐蚀速度降低,钝化膜的稳定时间长。(4)阐述了多孔TiAl合金的腐蚀行为。研究发现,未渗碳多孔TiAl合金在自腐蚀电位下难以生成钝化膜,抗腐蚀性能差,在外加电压下,以吸附中间产物生成钝化膜,覆盖反应活性点的方式提高抗腐蚀性能,但此钝化膜不稳定,抗腐蚀性能差。渗碳多孔TiAl合金在自腐蚀电位下和外加电位作用下均能生成稳定的钝化膜,抗腐蚀性能好。图87幅,表4个,参考文献187篇