·1010 工程科学学报，第42卷，第8期 (a) (b) (c) (d) (e) () (g) Dripping 10 mm 图3镀有60umCr层的TC4合金燃烧过程观察.(a)16.5s:(b)16.9s(c)17.5s:(d)18s:(e)19.6s(f)20s:(g)20.6s:(h)22s Fig.3 Combustion process of TC4 alloy coated with 60 um chromium layer:(a)16.5 s;(b)16.9 s;(c)17.5 s,(d)18 s;(e)19.6 s;(f)20 s;(g)20.6 s;(h) 22s 0.16 2.4燃烧后的形貌与成分分析 0.15 0.14 2.4.1燃烧后的宏观形貌分析 0.12 图6为镀Cr层厚度为60um时，经氩气吹灭 0.10 0.10 0.09 后样品的宏观形貌.从图中可以发现，熔池的表层 0.08 0.07 有一层较疏松、易脱落的红色氧化物.说明燃烧 0.06 只发生在熔池表层.当红色疏松层脱落后，暴露出 0.04 来的是黑色氧化层.同时在热影响区与熔池的交 0.02 界处，有一层黑色氧化物.远离热影响区的基体， 0 15 30 镀C层完好无损，说明在燃烧过程中，并不存在 Thickness/mm Cr层的脱落 图4Cr层厚度与TC4燃烧临界氧压的关系 Fig.4 Relationship between the thickness of chromium layer and the threshold pressure of TC4 alloy 15 -TC4 ·TC4+15mCr TC4+30 um Cr Matrix -TC4+60μmCr ■ 9 ∠_Heat affected zone 8 Fusion zone-> 0.100.150.200.250.300.350.40 下 Surface oxide Pressure/MPa 1cm 图5Cr层厚度与燃烧速率之间的关系 图6镀C·后的样品燃烧时被氩气吹灭后的宏观形貌 Fig.5 Combustion velocity-pressure relationship with different Fig.6 Macroscopic morphology of chrome-plated samples after being chromium layer thickness blown away by argon 一氧压下，Cr层越厚，燃烧速率越慢.当C层厚度 2.4.2燃烧后的微观组织及成分分析 为15um时，并不能明显降低TC4的燃烧速率.当 图7是TC4钛合金燃烧后的SEM图.从图7 Cr层厚度为60um时，在0.2MPa的氧压下，可以将 中可看出，TC4燃烧后的组织主要包含I一氧化 基体的燃烧速率降低约30%.因此镀层厚度也是影 物区、Ⅱ一熔化区、一过渡区、V一热影响区 响TC4钛合金在富氧环境中燃烧速率的重要因素 (近过渡区一端)及未参与燃烧的基体（Ⅲ为熔化一氧压下，Cr 层越厚，燃烧速率越慢. 当 Cr 层厚度 为 15 μm 时，并不能明显降低 TC4 的燃烧速率. 当 Cr 层厚度为 60 μm 时，在 0.2 MPa 的氧压下，可以将 基体的燃烧速率降低约 30%. 因此镀层厚度也是影 响 TC4 钛合金在富氧环境中燃烧速率的重要因素. 2.4    燃烧后的形貌与成分分析 2.4.1    燃烧后的宏观形貌分析 图 6 为镀 Cr 层厚度为 60 μm 时，经氩气吹灭 后样品的宏观形貌. 从图中可以发现，熔池的表层 有一层较疏松、易脱落的红色氧化物. 说明燃烧 只发生在熔池表层. 当红色疏松层脱落后，暴露出 来的是黑色氧化层. 同时在热影响区与熔池的交 界处，有一层黑色氧化物. 远离热影响区的基体， 镀 Cr 层完好无损，说明在燃烧过程中，并不存在 Cr 层的脱落. 2.4.2    燃烧后的微观组织及成分分析 图 7 是 TC4 钛合金燃烧后的 SEM 图. 从图 7 中可看出，TC4 燃烧后的组织主要包含Ⅰ—氧化 物区、Ⅱ—熔化区、Ⅵ—过渡区、Ⅴ—热影响区 （近过渡区一端）及未参与燃烧的基体（Ⅲ为熔化 Dripping (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) Sample Mg Splash (a) 10 mm 图 3    镀有 60 μm Cr 层的 TC4 合金燃烧过程观察. （a）16.5 s；（b）16.9 s；（c）17.5 s；（d）18 s；（e）19.6 s；（f）20 s；（g）20.6 s；（h）22 s Fig.3    Combustion process of TC4 alloy coated with 60 μm chromium layer: (a) 16.5 s; (b) 16.9 s; (c) 17.5 s; (d) 18 s; (e) 19.6 s; (f)20 s; (g) 20.6 s; (h) 22 s 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0 15 30 60 Thickness/mm 0.15 0.10 0.09 0.07 Threshold pressure/MPa 图 4    Cr 层厚度与 TC4 燃烧临界氧压的关系 Fig.4     Relationship  between  the  thickness  of  chromium  layer  and  the threshold pressure of TC4 alloy 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Combustion velocity/(mm·s−1 ) Pressure/MPa TC4 TC4+15 µm Cr TC4+30 µm Cr TC4+60 µm Cr 图 5    Cr 层厚度与燃烧速率之间的关系 Fig.5     Combustion  velocity-pressure  relationship  with  different chromium layer thickness 1 cm Matrix Heat affected zone Surface oxide Fusion zone 图 6    镀 Cr 后的样品燃烧时被氩气吹灭后的宏观形貌 Fig.6     Macroscopic  morphology  of  chrome-plated  samples  after  being blown away by argon · 1010 · 工程科学学报，第 42 卷，第 8 期