张玉朵
,
张弛
,
汪海锋
,
杨志刚
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2016.05.001
在热障涂层粘结层用CoNiCrAlY合金中添加适量活性元素Ce和合金元素Re,1000℃空气气氛下进行恒温氧化,测试合金氧化动力学,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜/能谱(SEM/EDS)等手段观测氧化产物的物相组成和转变、氧化膜结构,进而比较添加适量活性元素Ce和合金元素Re对合金氧化行为的影响.结果表明,当前氧化条件下,合金氧化动力学可以划分为两个阶段:氧化初期,氧化速率较快;稳定氧化阶段,氧化产物由亚稳态θ-Al2O3转化成稳态α-Al2O3,氧化速率明显降低.CoNiCrAlY合金表面形成了单一Al2O3膜,而CoNiCrAlYRe合金生成了富Cr氧化物外层+Al2O3内层双层氧化膜,并且在贫铝区形成了少量内氮化物.0.1％Ce(质量分数)的加入促进了Al的选择性氧化,加快了Al2O3的相转变,从而促进保护性α-Al2 O3氧化膜的更快形成,使得CoNiCrAlY合金稳定氧化阶段氧化速率常数由3.3 ×10-13 g2·cm-4·s-1降低为1.5×10-13 g2·cm-4·s-1.而且,Ce和Re元素共同存在时对合金抗氧化性能的改善效果更显著,CoNiCrAlY-ReCe合金表面形成了单一、连续、致密的Al2O3保护膜,Ce的加入使得含Re合金CoNiCrAlYRe的稳定氧化阶段氧化速率常数由2.8×10-13g2 ·cm-4· s-1降低为7.5×10-14 g2 ·cm-4· s-1.
关键词:
粘结层合金
,
高温氧化
,
铈
,
铼
汪海锋
,
张玉朵
,
Salam Shahzad
,
柳文波
,
杨志刚
,
张弛
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.XY15052501
通过等温氧化及循环氧化实验研究了活性元素Sc对CoNiCrAl合金高温氧化动力学、氧化层/基体界面结合力的影响.在1150℃温度下进行了100次1h循环氧化实验及5,30,50,640,1000h等温氧化实验.结果表明:添加活性元素Sc能明显降低氧化膜的生长速度,改善氧化层/基体界面结合力,Sc元素添加量的不同对合金高温氧化行为的影响也不同.等温氧化中,原始合金的氧化速率常数为2.5 ×10-5μm2·s-1,添加0.1％Sc(原子分数,下同)的合金的氧化速率常数降低到原始合金的22.2％,添加0.2％Sc元素的合金的氧化速率常数降低到原始合金的44.4％.原始合金经过5h等温氧化后的剥落比例就达到35％,经过30 h等温氧化后剥落比例达到95％;添加Sc元素之后,在氧化时间低于640 h时,氧化层的最大剥落比例为11.6％;当氧化时间达到1000 h时,添加0.1％Sc元素的合金的氧化层剥落比例增加到23.6％,添加0.2％ Sc元素的氧化层剥落比例增加到68.5％.在循环氧化实验中,原始合金在循环氧化实验中经过1次循环之后重量就出现下降,而添加0.1％Sc及0.2％ Sc元素的合金分别经过25和53次循环之后重量才开始下降.相对于原始合金在循环氧化过程中观察到的氮化现象,添加Sc元素的合金基体组织完好,没有受到破坏.
关键词:
高温合金
,
活性元素
,
等温氧化
,
循环氧化
