一种镍基合金高温氧化和热腐蚀特性研究

发布时间：2017-08-24 14:24

  本文关键词：一种镍基合金高温氧化和热腐蚀特性研究

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【摘要】：为满足在海洋气候条件下炮管、火箭发动机等武器热端部件的恶劣使用环境要求,本文研制一种适用于该环境下的镍基合金。对该镍基合金进行模拟不同工作条件下的高温氧化和热腐蚀实验,采用热重分析法、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM/EDX)等手段,对镍基合金的高温氧化机理和热腐蚀机理进行分析,为该合金在海洋恶劣条件下应用于武器的热端部件的应用和开发提供理论依据。镍基合金分别在900℃和1000℃条件下恒温氧化300h的氧化动力学曲线都遵循氧化初期合金增重快,随后失重增重现象交替发生,整体过程趋于平缓并呈波浪式增重。该过程随氧化温度的提高越发明显。镍基合金在900℃和1000℃条件下氧化300h后均生成NiO、Al_2O_3氧化物,和NiCr_2O_4尖晶石结构氧化物,1000℃条件下未生成900℃条件下的NiCo_2O_4氧化物,而该物质因与Ta和Cr元素发生固化反应,生成CoTa_2O_6和CoCr_2O_4化合物。镍基合金在900℃和1000℃条件下均发生了明显内氧化和内氮化现象,内氧化物和内氮化物呈层次分布,区分明显。内氧化物出现在合金与氧化膜界面内侧,主要为针棒状的Al元素氧化物,内氮化物主要为AlN,出现在内氧化物的下方。镍基合金分别在900℃和950℃条件下75%Na_2SO_4+25%K_2SO_4混合硫酸盐(wt%)腐蚀65h和30h。腐蚀动力学曲线在初期和后期发生明显偏折,腐蚀后期合金失重速率变慢,说明镍基合金在该条件下腐蚀机制发生了变化。镍基合金在900℃和950℃条件下腐蚀生成物基本相似,主要为Al_2O_3和Ni的氧化物和硫化物。整个实验过程中,镍基合金的氧化和腐蚀同时进行。合金的内部也有内氧化物Al_2O_3生成,同时,合金内部也生成了点状的内硫化物,随实验温度的升高尤为明显,主要为富含Cr元素的内硫化物。
【关键词】：镍基合金 高温氧化 热腐蚀 内氧化 内硫化
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.15
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 镍基高温合金及发展情况概述11-13
• 1.2 镍基合金在武器领域的发展概况13-14
• 1.3 镍基合金合金高温氧化研究现状14-16
• 1.3.1 镍基合金合金高温氧化动力学分析现状14-15
• 1.3.2 镍基合金元素对氧化的影响15-16
• 1.4 镍基合金热腐蚀研究16-18
• 1.4.1 硫化模型16-17
• 1.4.2 酸-碱熔融模型17-18
• 1.4.3 电化学模型18
• 1.5 本文研究内容18-20
• 第2章 实验材料及研究方法20-23
• 2.1 实验合金及实验设备20-21
• 2.1.1 实验合金的制备20
• 2.1.2 实验片状试样的制备20
• 2.1.3 实验所用设备20-21
• 2.2 实验内容及方法21-22
• 2.2.1 恒温氧化实验21
• 2.2.2 热腐蚀实验21-22
• 2.3 实验分析22-23
• 2.3.1 合金氧化膜和腐蚀物表面形貌观察及成分分析22
• 2.3.2 物相分析22-23
• 第3章 镍基合金的高温氧化性能研究23-39
• 3.1 前言23-24
• 3.2 实验结果24-35
• 3.2.1 氧化动力学曲线24-25
• 3.2.2 氧化物相（XRD）分析25-26
• 3.2.3 氧化膜形貌和成分分析26-31
• 3.2.4 氧化物膜横截面形貌及成分分布31-35
• 3.3 讨论35-39
• 3.3.1 合金外氧化物膜形成的理论分析35-37
• 3.3.2 合金内氧化和内氮化理论分析37-39
• 第4章 镍基合金的热腐蚀性能的研究39-52
• 4.1 实验结果40-48
• 4.1.1 镍基合金的热腐蚀动力学曲线40-41
• 4.1.2 氧化产物相（XRD）分析41-42
• 4.1.3 腐蚀产物表面形貌的成分分析42-44
• 4.1.4 腐蚀产物和横截面分析及成分分析44-48
• 4.2 实验结果的分析与讨论48-52
• 4.2.1 合金表面氧化和内部的硫化现象分析49-51
• 4.2.2 合金热腐蚀的酸碱熔融模型51-52
• 结论52-53
• 参考文献53-56
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果56-57
• 致谢57-58

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本文编号：731797