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含鈦鎳基合金在850℃和950℃的熱腐蝕行為

時間:2019-06-13    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:0

鎳基合金具有良好的組織穩定性,耐氧化和耐腐蝕性能,可用于制備艦船及艦載飛機的燃氣輪機熱端部件,燃氣輪機工作的溫度高達600~1200℃。在海洋環境中飛濺的海水和空氣中存在大量的鹽分,其中NaCl含量較高,鎳基合金在使用過程中,NaCl與燃油或空氣中的硫、碳、鉀和鈉等雜質相遇,熱端部件表面會沉積Na2SO4等沉積物,這些沉積物在發動機工作期間往往呈熔融狀態,故發動機熱端部件在服役期間可遭受高溫氧化和熱腐蝕破壞。

即使熱端部件表面溫度低于硫酸鹽熔點,鎳基合金仍可發生熱腐蝕行為。在實際使用過程中,雖然可在鎳基合金表面施加高溫防護涂層,但鎳基合金的耐腐蝕性能仍是其重要的考指標之一。

因此,有必要考察鎳基合金的熱腐蝕性能。鎳基合金的熱腐蝕性能與合金成分、腐蝕溫度、腐蝕時間和腐蝕方式等因素有關,尤其合金成分是影響鎳基合金熱腐蝕機制及腐蝕特征的重要因素。

研究人員設計了一種鎳基合金并考察其抗硫酸鹽熱腐蝕能力,并分析溫度對熱腐蝕機理的影響,為鎳基合金開發提供理論依據。

將成分(質量分數,%)為:Cr8.75,Co9.75,Mo1.8,W10.25,Ti2.15,Al5.13,其余為Ni的鎳基合金利用線切割技術,切割成10mm×10mm×3mm的片狀樣品,并將切割的所有樣品經1000號水磨砂紙機械研磨,然后用丙酮經超聲波清洗,并干燥備用。

用自制噴淋設備在預熱的樣品表面噴涂飽和75%Na2SO4+25%K2SO4混合硫酸鹽水溶液,加熱至200℃左右,在樣品表面形成3~4mg/cm2的混合鹽膜。將涂覆鹽膜的樣品置于預燒至恒重的瓷舟中,分別在850℃和950℃進行熱腐蝕試驗,腐蝕期間不更換新鹽。熱腐蝕試驗在自制的高溫爐中進行(控溫精度為±1℃),腐蝕一段時間后,緩慢的將盛有樣品的瓷舟從加熱爐中取出,防止鹽膜腐蝕期間形成的腐蝕產物脫落外溢。

采用增重法進行熱腐蝕動力學曲線測定。之后,采用SEM對樣品進行橫斷面的微觀形貌觀察,并對不同形態析出相進行SEM/EDS微區成分分析,為防止腐蝕后試樣在截面磨制過程中表面腐蝕產物受損剝落,將試樣表面進行鍍鎳處理。

(1)在混合鹽膜熱腐蝕期間,合金發生了氧化、硫化現象,且在合金內部形成了內氧化物區域和內硫化物區域,腐蝕層的厚度隨溫度提高而增厚,內硫化層隨溫度提高而加深;

(2)合金表面腐蝕產物層可分為3層,外氧化層以Al2O3、Cr2O3和Cr2O4相為主,中間層為Al2O3相,內層為CrS和Ti2S硫化物層。

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