文本内容:
GH4169合金的高温氧化实验成果
一、实验资料实验资料为.YZGH4169+15mm的棒材表1列出了实验合金的剖析化学成分及规范成分质量分数,%范围规范热处理工艺为9540c保温60min水冷+718℃保温8h+621°C保温l8h»合金的晶粒度大于10级,°
二、实验办法为了解合金在不同温度和时刻条件下的氧化规则,将经规范热处理后中15mm的棒材切成高5mm的柱状试样外表经细砂纸研磨抛光,清洗干燥后作为待氧化试样分别在800℃、850℃和1000℃下进行不同时刻的空气中氧化以及6500c〜8500c条件下经50小时氧化实验后测定试样的氧化增重用常规办法检测合金氧化后的金相安排及氧化层厚度取出试样氧化层研磨粉木进行x光衍射剖析测定其组成用SSX-550扫描电镜能谱剖析氧化层元素的半定量联系及观察氧化层的描摹
三、GH4169合金的氧化动力学特征通过研磨和清洗的试样在800℃、850℃和1000℃进行8-40小时不同时刻的空气中氧化,测定试样的氧化增重并计算出单位面积增重,其成果如图2所示可见800℃热处理试样的氧化速度较缓慢,1000℃热处理试样的氧化速度较快650℃~850℃经50小时氧化后试样的氧化增重与温度的联系可看出跟着温度的升高,试样的氧化增重逐渐添加这阐明跟着温度的升高,合金的氧化层逐渐增厚由图2可以看出,GH4169合金在800〜1000℃区间的氧化增重与时刻基本呈抛物线联系上述成果反映出的规则标明,该合金的氧化机制是由分散机制所操控的氧化进程包含空气中的氧向合金内部的分散以及合金元素外表的分散氧化增重包含外表层氧化物和内部氧化物构成的分量添加
四、氧化层的X射线衍射成果试样经800℃、50小时氧化后,剥下氧化层并研磨成粉末,作X射线衍射剖析,成果所示剖析成果标明,氧化层由TiO.95Nb
0.
9504、CrzO;和CrFe20;所构成的复杂晶体结构组成
五、基体与氧化层界面邻近区域合金元素的改变GH4169合金在高温下不仅会因外外表与空气接触而发生外表氧化,并且氧原子将沿晶界或相界向合金内部分散构成内部氧化,从而使表层合金元素发生改变为了确认氧化层的成分特点,对通过规范处理的试样进行了扫描电镜观察及能谱剖析因为合金的这种微区成分剖析只能给出某一点元素的定量成果,不能代表合金的平均成分,故而是半定量成果,仅反映出试样不同位置的成分差异图4是合金表层氧化物和内部氧化物的描摹图5给出氧化试样扫描能谱剖析的位置合金基体成分测定成果与化学剖析成果较为接近,阐明能谱剖析给出的半定量成果可以用于定性剖析剖析成果标明,表层氧化物是富Cr并含有Ni、Cr、Fe的氧化物的混合物;氧化物周围的基体因Cr向氧化物区域分散而导致该区域贫Cr;白色的块状相是富Nb相;合金外表层因为氧化而导致成分不均匀表3合金元素的能谱分析Table3Compositionanalysisofalloybyenergyspectrum
六、氧化层厚度的测定从规范热处理后的棒材取样在900℃、995℃、1040℃氧化1小时后进行金相安排观察见图6发现,跟着温度的升高,氧化层厚度添加经规范热处理的试样氧化层的平均厚度为
0.05mm
七、讨论GH4169合金是以Ni-Fe-Cr为基的高温合金加人Al、Nb等元素后,合金中构成以面心立方Y相为基体、溶人Cr、Fe、Mo等固溶强化元素的安排,有利于进步基体的高温强度和稳定性但因为合金中含有较多的Fe因而降低了Ni-Cr合金的抗氧化性Cr、Al的参加有利于进步合金的抗氧化性Ni-Cr-Fe合金中加入满足的Cr•在15%以上可以有效地避免合金内部进一步氧化;AI也有重要的效果当Cr含量为15%时,AI含量不能过低AI含量较低3%时,合金外表构成NiO后不能进一步构成所希望的成分为AI20;的内部氧化层,而是构成Cr2O3;而高Al含量大于3%时,则构成有利于进步抗氧化功能的AlzO;[6〜8]GH4169合金的铭含量为18%而铝含量为
0.6%外表基体V、Y吸Y”的存在导致GH4169合金高温下的氧化行为十分复杂GH4169合金氧化时刻与温度的改变规则标明,其氧化机制是由元素的分散决定的高温下,氧化初期构成外层氧化物NiCOO立方结构;跟着氧化层增厚,应力添加这种机械应力效果导致氧化膜破裂后,氧沿晶界或相界向合金内部分散并与Cr结合而构成CrFe204尖晶石结构氧化物因为GH4169合金中AI含量低,不会构成具有保护效果的尖晶石固溶体氧化物,所以该合金相对Ni-Cr合金而言是比较容易氧化的另一方面,也因为GH4169合金中参加了较多的M和Nb它们构成的氧化物易挥发19]容易使表层氧化物损害破坏,促进氧化向内部进行,导致合金构成外表层氧化物和内亚层氧化物结构此外,元素Cr向晶界或相界处分散会构成Cr2O3使氧化不断深入,氧化层逐渐加厚,合金元素的分布也产生了不均匀的现象
八、结论1GH4169合金高温下的氧化增重与时刻的联系符合抛物线规则.2JGH4169合金在正常规范处理条件下的氧化层厚度约
0.05mm800℃经1小时热处理后,氧化层组成为Ti
0.95Nbo.95O4+Cr2O;+CrFe20;的复杂氧化物3GH4169合金高温氧化进程存在合金元素的分散,并导致表层合金元素分布不均匀因而,热处理时必须严格操控固溶温度,以避免温度过高导致构成的氧化层过厚合金NiCrFeNb基体a
43.
0216.
0817.
084.86氧化物b
40.
2732.
0814.
053.69衣层基体c
50.
5713.
3215.
492.96合金相d
43.
509.
2415.
8317.55。