EB-PVD制備NiCrAlCo合金薄板高溫氧化行為研究.pdf

1、本文研究了采用電子束物理氣相沉積(EB—PVD)制備厚度為0.3mm的Ni12.9Cr7.8Al6.5Co合金薄板在800°C真空退火16h后的900°C和1000°C不同時(shí)間的恒溫氧化以及1000℃循環(huán)氧化行為。利用熱重分析法、XRD和SEM(EDS)分別分析了合金薄板的氧化動(dòng)力學(xué)、氧化物物相以及表面氧化形貌，提出了氧化機(jī)理，并對(duì)合金薄板高溫氧化剝落形貌和失效行為做出了進(jìn)一步的分析，提出了計(jì)算循環(huán)最佳服役條件的Ni12.9Cr7.8A

2、l6.5Co合金薄板在高溫氧化過程中具有剝落現(xiàn)象的氧化物重量變化計(jì)算公式。 研究結(jié)果表明，Ni12.9Cr7.8Al6.5Co合金在900°C下的恒溫氧化動(dòng)力學(xué)符合3次拋物線型規(guī)律，其氧化速率常數(shù)為kI1=2.40x10-4mg3/cm6·S。 1000°C下的恒溫氧化動(dòng)力學(xué)符合2次拋物線型規(guī)律，其氧化速率常數(shù)為kI2=3.72x10-6mg2/cm4·s。1000°C下的循環(huán)氧化動(dòng)力學(xué)符合2次拋物線型規(guī)律，其氧化速率常數(shù)為kc

3、=1.14×10-5mg2/cm4·s。合金基板面極易形成致密氧化膜，而沉積面需較長時(shí)間才形成致密保護(hù)膜，基板面?zhèn)葹镃r、O、Al等元素原子的短路擴(kuò)散(晶界擴(kuò)散)以及他們的離子和電子經(jīng)由氧化物層擴(kuò)散共同作用的機(jī)制。而沉積面則認(rèn)為是Cr、Al原子晶內(nèi)擴(kuò)散(主要)+晶界擴(kuò)散和Cr、O、Al等離子及電子經(jīng)由氧化物層擴(kuò)散共同作用的機(jī)制。沉積面以θ—Al2O3為主的氧化物層不僅薄而且比基板面Cr2O3為主的氧化物層致密，也不會(huì)存在基板面中那樣很寬

4、的內(nèi)氧化過渡區(qū)，更能夠阻止O向內(nèi)的擴(kuò)散，具有較好的抗氧化特性，以晶界缺陷加氧化物Cr2O3為主的氧化物層的抗氧化遠(yuǎn)不如針狀θ—Al2O3為主的θ—Al2O3和Cr2O3混合氧化物層。 合金薄板基板面氧化膜受擠壓破壞和拉伸破壞的表面形貌差異并不十分明顯，基板面的Cr2O3氧化膜層屈曲破壞會(huì)出現(xiàn)孔洞或被擠壓隆起，出現(xiàn)孔洞和隆起后的位置能迅速形成氧化膜。沉積面氧化膜受壓應(yīng)力屈曲破壞時(shí)屬于高溫塑性變形+低溫脆性破壞，而受拉應(yīng)力破壞時(shí)會(huì)開