白癜风有妙方 https://m.39.net/pf/a_4658934.html高温合金是航空发动机、火箭发动机、舰艇和工业燃气轮机的关键材料，它的研制和生产状况是一个国家金属材料发展水平的标志之一。了解高温合金氧化的原理和实际运行情况对成功设计和使用高温合金具有很高的实用价值。钴基高温合金ＧＨ５６０５是以２０％Ｃｒ和１５％Ｗ（质量百分数）固溶强化的钴基合金，在℃以下具有中等的持久和蠕变强度，在℃以下具有优良的抗氧化性能，同时具有满意的成型、焊接等工艺性能。本钴基高温合金GH在固溶处理中常常会因为表面氧化而造成延误工时甚至造成产品报废等问题，故开展了氧化机理的研究，对制定该合金的生产工艺有一定的借鉴作用。验材料及样品的制备试验用料为钻基高温合金GH。具体化学成分如表１所示。生产工艺流程为：真空感应炉熔炼＋电渣重熔—锻造开坯一热轧开坯＋冷轧1.5MM成品板材。将合金坯料切割成1.5ｍｍ×10mmｘ20ｍｍ试样，用金相砂纸打磨至＃，用酒精、乙醚清理试样表面油污，干燥后备用。实验方法根据GB-T-19和HB-相关规定，本试验在SX-4-10型箱式电阻炉（控温精度为±10℃）内进行。首先，用精度为0.ｇ的电子天平称重，并用游标卡尺精确测量试样尺寸，将试样置于预烧的ＡＩ2Ｏ3，坩埚中。出炉时快速加盖，防止氧化物崩落。试验温度为：℃、℃、℃、℃、℃，在氧化一定时间后（分别为1ｈ，3ｈ，5ｈ，10ｈ，25ｈ，50ｈ，75ｈ，ｈ），取出坩埚冷却至室温称重，取三个试样的平均值。将试验温度为0℃～℃的试样，每个温度做连续的ｈ后，测氧化前后重量的变化，求得其氧化速率。通过比较试样氧化前后的质量变化，就可得到单位面积的增重，从而得到恒温氧化动力学曲线。最后，采用光学显微镜、带能谱的扫描电镜SEM分析氧化物截面形貌、表面形貌及其成分组成；采用XRD衍射技术对合金氧化产物的相组成进行分析；在D／MAX—RA型ｘ射线衍射谱仪上测衍射谱，综合分析其抗氧化性能。合金的恒温氧化动力学钴基高温合金GH合金在不同温度下氧化ｈ的氧化增重曲线如图１所示。可以看出，合金的氧化增重随着温度的升高而增大，这是由于温度升高使得离子的扩散速度加快，离子间的氧化反应也随之加快，同时保护性氧化膜开始受到破坏，如合金成分中的Ｗ与Ｏ反应形成挥发性的钨化物（WO3）；或者是形成的Ｃｒ２O3，在高温下继续与氧发生反应，转变为Ｃｒ２０，，则Ｃｒ２０，会以ＣｒＯ，的形式挥发从而破坏氧化膜的完整性和连续性口Ｊ。７５０℃一９５０℃氧化初期，合金的氧化动力学近似呈线性趋势，表现为合金氧化增重很快，而氧化一定时间后，氧化增重缓慢，并且趋于平稳。尤其是合金在℃时，氧化增重基本保持不变，说明合金在此温度基本不受氧化的影响。合金表面上的晶界和缺陷是氧化物品粒形核的地方，所以氧化初始时速率很快，表现为合金的氧化增重近似直线；但经过一段时间后，合金生成了完整致密的氧化膜，能够减缓或阻止合金的进一步氧化，使氧化速率开始减慢，氧化膜由形成阶段转为生长阶段，表现为合金的氧化增重平缓或不变。合金在各个温度的氧化动力学曲线呈抛物线趋势。金氧化产物的相组成分析GH合金在℃、℃和℃氧化ｈ的ｘ射线衍射结果如表1及图2所示。由上述实验结果可以看出，合金的氧化产物主要是Cr２O３，其次是Ｃ０３ｗ和ＣｒＭｎ２０。。在恒温氧化过程中，合金表面首先同时生成CoO和Cr2O3，两种氧化物，氧化初期在合金外层形成单一的ＣｏＯ覆盖层，外ＣoＯ层下的Ｃｒ２０，分散颗粒在较低氧压下逐渐长大，并连接成完整的氧化层，继而长厚。因为次表面的Ｃｒ２０，保护层可较快地形成，使得外表面ＣｏＯ的总体生成量不大，因而ＸＲＤ分析未能探出ＣｏＯ的存在。因为形成了较为完整的氧化层，合金表现出抛物线动力学规律，氧化受同相扩散控制，化学位梯度和电位梯度对离子迁移共同提供净驱动力，符合瓦格纳氧化理论模型，合金基体的衍射峰强度随温度升高而减弱。金氧化膜的表面形貌分析GH合金在℃、℃、℃和℃氧化ｈ后氧化膜的表面形貌及其能谱如图3及表2所示。由上述实验结果可见，合金在各个温度氧化ｈ后，表面都形成了一层连续的氧化膜，而且合金的氧化膜随氧化温度的升高由稀薄而逐渐变得致密。合金在℃氧化膜还隐约可见试样制备时的磨痕，氧化膜较薄且不致密，氧化物颗粒不均匀，结合能谱分析，℃氧化膜主要由ＣｈＯ，和Ｃｏ，Ｗ两相组成，还含有少量的镍的氧化物，但由于它的氧化物含量较少，ｘ射线衍射谱中并未有明显的衍射峰。由表２可知，图３（ｂ）的Ａ处氧化物的组成是Ｃｒ２０３和Ｃ０，Ｗ两相，与氧化膜的平均相组成物质是一致的。８００℃的氧化膜呈现蜂窝状，说明氧化膜不是很均匀，图３（ｄ）的Ｂ处经能谱分析主要成分为Ｃｒ、Ｃ０及少量的Ｎｉ和Ｗ。而＇Ｅ开始，氧化物颗粒明显长大，宏观上也呈现出不同于低温的河流状形貌，图３（ｆ）的Ｃ处主要成分为Ｃｒ，还有少量的Ｃｏ、Ｎｉ和Ｍｎ，而无Ｗ元素，说明Ｗ的氧化物被表面的氧化物所覆盖，表面能谱分析不能够显现出来。℃氧化膜的宏观形貌又不同于％，如图3（ｇ），表面主要是由均匀的块状物及片层状氧化物组成，经能谱分析，氧化膜的主要成分是Ｃｒ和Ｃｏ，图３（ｈ）的Ｄ处主要成分为Cr及少量的Fe，由于Fe的含量较低，故在ｘ射线衍射谱中它的衍射峰也较弱。合金的氧化膜截面形貌钴基合金GH经过不同温度氧化ｈ后，试样横截面氧化膜形貌如图4所示。可见，合金在℃、℃、℃静态空气中氧化ｈ后都形成一层保护性的氧化膜。不同温度下形成的氧化膜形态相似，但氧化膜的厚度随温度的升高明显增厚。而且合金在三个温度的氧化膜与基体连接处都比较平直，无内氧化现象发生，能谱分析及ｘ射线衍射表明，合金生成的氧化膜主要成分是Cr2O3、CrMn2O4和CO3W。结论（１）GH在℃一℃恒温静态氧化ｈ后，生成以Ｃｒ２０，为主的保护性氧化膜，氧化机制由表面生成反应控制转变为扩散机制控制。（２）GH在～℃氧化时氧化动力学遵循抛物线规律，合金氧化增重均随温度的升高而增加。（３）通过抗氧化性能测试，钻基合金ＧＨ５６０５在～0℃氧化速率（ｓ／ｍ２ｈ）＜０．１，为完全抗氧化级；在１０５００Ｃ—ｌ１５０℃属抗氧化级。（４）合金氧化过程中无氧化膜脱落，不发生内氧化，氧化膜的主要成分：Ｃｒ２０３＋Ｃ０３Ｗ＋ＣｒＭｎ２０４，一般用于ｌ１００℃以下高温使用”
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