Cr20Ni80合金電加熱過程形成的氧化膜結(jié)構(gòu)與機(jī)理分析.pdf

1、Cr20Ni80合金是Ni-Cr系電熱合金中的典型代表，因其具有高的熔點(diǎn)、穩(wěn)定的電阻率、較強(qiáng)的抗高溫氧化能力、以及良好的室溫力學(xué)性能和高溫力學(xué)性能、長(zhǎng)的使用壽命等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用到機(jī)械、冶金、工業(yè)用爐等領(lǐng)域。由于Cr20Ni80電熱合金特殊的工作環(huán)境，決定了高溫抗氧化性是它的最重要的性能，所以國(guó)內(nèi)外對(duì)鎳基電熱合金抗氧化性進(jìn)行了多方面的研究，但這些研究都是采用在加熱爐內(nèi)加熱氧化的方法，與電熱合金使用時(shí)自身電加熱的實(shí)際情況不相符。爐內(nèi)加

2、熱時(shí)電熱合金溫度是從外部傳輸?shù)胶辖饍?nèi)部的，但電加熱時(shí)電熱合金是發(fā)熱體，溫度由合金向周圍傳輸，兩者的溫度場(chǎng)分布可能存在差異。
　　本研究采用自制的電熱合金電加熱研究裝置研究了Cr20Ni80合金的高溫氧化過程。Cr20Ni80合金電熱元件的使用溫度是950～1100℃，實(shí)驗(yàn)室一般采用提高溫度的加速實(shí)驗(yàn)測(cè)定其使用壽命，國(guó)標(biāo)《GB/T1234-2012高電阻電熱合金》規(guī)定的Cr20Ni80電熱合金的快速壽命測(cè)定溫度為1200℃。所以本文

3、在1200℃下測(cè)試Cr20Ni80電熱合金絲的快速壽命，繪制電阻隨時(shí)間變化曲線，根據(jù)這條曲線，選取在1200℃下通電加熱不同時(shí)間段的Cr20Ni80電熱合金絲表面氧化膜的形貌與成分進(jìn)行分析，同時(shí)還選取900-1100℃溫度范圍的恒溫氧化實(shí)驗(yàn)，分析在不同加熱溫度下的Cr20Ni80電熱合金絲表面氧化膜的差異，初步探究Cr20Ni80合金的氧化機(jī)理。結(jié)果表明：Cr20Ni80合金在1200℃下的通電氧化符合氧化過程的三階段理論，在快速氧化階

4、段，合金表面氧化膜主要由Ni的氧化物NiO和Cr的氧化物Cr2O3組成，并且NiO和Cr2O3會(huì)發(fā)生固相反應(yīng)生成NiCr2O4覆蓋在基體的表面；在穩(wěn)態(tài)氧化階段，合金表面氧化膜主要由致密的Cr2O3組成，降低基體的氧化速度；在失穩(wěn)階段，由于氧化膜中應(yīng)力的存在，導(dǎo)致外層氧化膜大量剝落，露出疏松多孔的內(nèi)氧化膜，基體又將發(fā)生快速氧化，此時(shí)，Cr20Ni80電熱合金絲即將斷裂。對(duì)Cr20Ni80電熱合金絲熔斷斷口進(jìn)行形貌觀察和成分分析，可以認(rèn)為加