K452合金及其Al-Si滲層抗高溫氧化和熱腐蝕性能研究.pdf

1、燃氣輪機的零件常因表面的高溫腐蝕而失效,而使用溫度的不斷提高也對其熱端部件材料提出了越來越高的要求。目前的高溫合金材料不能完全滿足其使用性能要求,因此現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中常在合金表面制備防護層以提高材料的抗高溫氧化和熱腐蝕性能。鋁化物滲層是較為理想的防護層,但仍有一些不足,添加硅形成二元鋁硅滲層可以明顯的改善滲層的性能。
　　本文通過料漿法在K452高溫合金表面制備Al-Si滲層,并進行1000℃×500h的高溫氧化試驗和900℃×15

2、0h的熱腐蝕試驗。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、能譜儀(EDS)對滲層的微觀結(jié)構(gòu)、表面形貌、腐蝕產(chǎn)物的物相構(gòu)成及其合金表面滲Al-Si滲層的高溫腐蝕機理進行了分析研究。
　　用料漿法在K452高溫合金表面滲鋁硅,基體中的鎳和表面的鋁互擴散形成滲層,滲層厚度約210μm,大概可以分為三層,外層有Ni-Si相和β-NiAl相,外層接近表面的部分彌散分布著難熔合金的化合物,以及Ni與Si的化合物和Cr與Si的化合

3、物。內(nèi)層主要為γ′相,內(nèi)層和過渡層都為富Cr層,形成Cr23C6.Si的加入增加了滲層的厚度。
　　K452高溫合金和Al-Si滲層在1000℃×500h的氧化動力學曲線,基本遵從拋物線規(guī)律,有滲層的合金比沒有滲層的合金高溫氧化性能優(yōu)越很多。K452高溫合金氧化初期主要形成含有TiO2的Cr2O3和Al2O3的氧化層,隨著氧化的進行,氧化膜脫落,Al和Cr發(fā)生貧化,最終無法達到生成氧化膜所需的濃度,氧化膜的保護性失效。K452滲A

4、l-Si涂層在氧化初期形成不穩(wěn)定的Al2O3,之后逐漸向穩(wěn)定的α-Al2O3轉(zhuǎn)變,不穩(wěn)定的θ-Al2O3減少,形成連續(xù)的保護性氧化膜。高溫氧化后期,內(nèi)層的Cr向表層擴散,氧化機制變化,形成保護性的Cr2O3層,說明有Al-Si滲層的合金抗高溫氧化性能優(yōu)良。
　　K452高溫合金在Na2SO4+NaCl的混合鹽中生成Cr2O3、Al2O3和TiO2,Na2SO4中還原出的S擴散到基體發(fā)生硫化-氧化反應,而酸性熔融和揮發(fā)物質(zhì)的生成使單