GH5188合金高溫氧化性能研究.pdf

1、本文以GH5188鈷基高溫合金板材(厚為1mm)為實(shí)驗(yàn)材料,分別進(jìn)行800、900、1000和1100℃靜態(tài)氧化實(shí)驗(yàn)和1000℃循環(huán)氧化實(shí)驗(yàn),使用XRD、SEM、TEM等現(xiàn)代分析測(cè)試手段,研究其高溫氧化機(jī)理及高溫力學(xué)性能,為金屬蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、安全使用和檢測(cè)提供系統(tǒng)理論依據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容包括:氧化膜相組成、形貌及顯微組織分析,基體顯微組織、高溫拉伸及斷口分析等。
　　研究結(jié)果表明,GH5188合金的靜態(tài)氧化動(dòng)力學(xué)依次遵循直線規(guī)

2、律、拋物線規(guī)律、增重減重循環(huán)規(guī)律,循環(huán)氧化動(dòng)力學(xué)則一直遵循增重減重循環(huán)規(guī)律。合金在靜態(tài)及循環(huán)氧化條件下,形成氧化膜的合金元素都是Cr、Mn和Si。Cr優(yōu)先氧化生成近似圓形的Cr2O3晶粒,形成致密保護(hù)性氧化膜。Si在Cr貧化區(qū)氧化生成非晶SiO2,在Cr2O3氧化層/基體界面非連續(xù)生長(zhǎng)。Mn2+擴(kuò)散較快使其擴(kuò)散至氧化膜外層發(fā)生氧化反應(yīng),形成多邊形塊狀的尖晶石MnCr2O4晶粒,分布于氧化膜表層。由相關(guān)熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析可知,Cr2O3、

3、MnCr2O4與SiO2的穩(wěn)定性都很高,保護(hù)性好,屬于抗氧化性優(yōu)良的氧化物成份。
　　GH5188合金的氧化膜因生長(zhǎng)應(yīng)力和熱應(yīng)力而剝落。氧化膜相組成會(huì)影響其剝落,Cr2O3因其PBR值及與基體熱膨脹系數(shù)差別較大,裂紋易在Cr2O3氧化層中萌生擴(kuò)展,導(dǎo)致氧化膜開裂剝落。尖晶石MnCr2O4相則通過形成晶粒團(tuán)簇,使局部氧化膜厚度增加,應(yīng)力增大,裂紋易在此處萌生擴(kuò)展,從而導(dǎo)致氧化膜開裂剝落。氧化溫度、氧化狀態(tài)及氧化時(shí)間也會(huì)對(duì)氧化膜的剝落