拉晶速率对DZ417G合金的高温氧化和热腐蚀性能的影响

发布时间：2019-09-24 19:37

【摘要】：DZ417G合金是一种定向凝固高温合金。它主要用做现代发动机的高温热端部件,可降低其重量,增加其使用寿命。本文采用不同的拉晶速率制备DZ417G合金,将合金经过标准热处理后,测定其高温氧化性能和热腐蚀性能的差异。不同的拉晶条件可以改变合金的γ'相的结构和大小,使合金的晶粒形貌发生不定向改变。并且通过扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDAX)和X射线衍射(XRD)的方法研究了拉晶速率对DZ417G合金的高温氧化和热腐蚀性能的影响。结果表明:拉晶速率分别为3、5、7和9mm/min制备的DZ417G合金在900℃下氧化100h后,随着拉晶速率的增大,合金中γ′相细化,碳化物由细小颗粒变成棒状。在拉晶速率分别为3、5、7和9mm/min制备的DZ417G合金的氧化速率呈现先降低再升高的趋势。当拉晶速率为7mm/min时,合金的氧化速率最低;当拉晶速率为9mm/min时,合金的氧化速率最高;合金的拉晶速率为9mm/min时的氧化速率是拉晶速率为7mm/min时的1.5倍。合金氧化层主要由三层构成,氧化外层主要形成Ni、Co、Cr和V的氧化物;而在过渡层中富含Cr、Al元素,形成Cr、Al的氧化物;氧化内层主要形成Ni的氧化物。拉晶速率为7mm/min时,合金过渡层中致密的Cr、Al的氧化物层阻碍了氧元素的向内扩散,使合金具有良好的抗氧化性能。在拉晶速率分别为3、5、7和9mm/min制备的DZ417G合金在900℃下涂覆盐膜(75%Na_2SO_4+25%NaCl)并保温100h后,合金热腐蚀速率呈现先降低再升高的趋势。当拉晶速率为7mm/min时,合金热腐蚀速率最低;当拉晶速率为9mm/min时,合金热腐蚀速率最高;合金的拉晶速率为9mm/min时热腐蚀速率是拉晶速率为7mm/min时的10倍。由XRD方法可见,拉晶速率为7mm/min时,合金的腐蚀产物为NiO、Al_2O_3和TiO等;拉晶速率为9mm/min时,合金的腐蚀产物为(Ni,Ti)O,CoS等。拉晶速率为9mm/min时的腐蚀层厚度是拉晶速率为7mm/min时的2倍。二者相比,拉晶速率为7mm/min时的合金在腐蚀过渡层形成致密的Al_2O_3和Cr_2O_3带状区更厚,且更接近外腐蚀层,导致O、S元素向内扩散速率更慢,降低了外界元素向基体更深度扩散的能力,削弱了合金的腐蚀速率,使合金的耐腐蚀能力得到加强。拉晶速率分别为3和9mm/min时,腐蚀较为严重,合金表面起皮并脱落且有部分棱角因被腐蚀而掉落,氧化皮极为疏松;拉晶速率为5mm/min时,其被腐蚀程度远小于3和9mm/min的程度,合金表面有少量起皮起皮,但并未脱落;拉晶速率为7mm/min时,其被腐蚀程度最小,合金表面几乎没有起皮,氧化皮非常致密。由此说明,拉晶速率为7mm/min时,合金具有良好的抗腐蚀性能。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG132.3

【参考文献】