鐵基高溫合金是在18-8類型奧氏體不銹鋼基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高溫材料,,鋼中通過添加少量鎢,、鉬,、鋁和鈦等合金元素進(jìn)行復(fù)合固溶強(qiáng)化,使鋼具有良好的抗氧化性,、高的塑性,、一定的熱強(qiáng)性和良好的疲勞性能,用于制造850℃以下工作的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室和加力燃燒零部件等,。高溫合金的氧化行為,、重要活性元素效應(yīng)的作用機(jī)制及氧化產(chǎn)物分析技術(shù),是目前高溫氧化領(lǐng)域最受重視的研究內(nèi)容,。本文以典型的鐵基高溫合金GH1140為例,,通過測(cè)定其氧化動(dòng)力學(xué)參數(shù),研究其氧化規(guī)律,,了解氧化膜的生長和損毀機(jī)制以及探索影響高溫抗氧化性的因素,,以達(dá)到減少或抑制高溫氧化損失途徑的目的,對(duì)相關(guān)研究具有一定的借鑒作用,。
實(shí)驗(yàn)用料為鐵基固溶強(qiáng)化合金GH1140,,其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為:0.08C,,21.6Cr,,0.44Al,0.91Ti,,2.31Mo,,37.42Ni,1.63W,,余為Fe,。生產(chǎn)工藝流程為:電弧爐冶煉+電渣重熔→鍛造開坯→熱軋開坯→冷軋2mm成品板材。將合金坯料切割成2mm×10mm×20mm試樣,,用金相砂紙打磨至600#,,用酒精、乙醚清理試樣表面油污,,干燥后備用,。在箱式電阻爐(控溫精度為±10℃)內(nèi)進(jìn)行,。出爐時(shí)快速加蓋,防止氧化物崩落,。實(shí)驗(yàn)溫度分別為750,、800,、850,、900和950℃,在氧化一定時(shí)間(1,、3,、5、10,、25,、50、75和100h)后,,從坩堝中取出冷卻至室溫稱重,。將實(shí)驗(yàn)溫度為750~950℃的試樣,每個(gè)溫度連續(xù)氧化100h后,,測(cè)氧化前后重量的變化,,求其氧化速率。
GH1140合金在750~900℃恒溫靜態(tài)氧化100h后,,生成以Cr2O3為主的保護(hù)性氧化膜,,且900℃以下均無氧化膜的脫落現(xiàn)象發(fā)生,說明氧化膜與基體的粘附性較好,,起到了抑制氧化的作用,。GH1140合金在750~900℃氧化時(shí)氧化動(dòng)力學(xué)遵循拋物線規(guī)律,合金氧化增重均隨溫度的升高而增加,,在950℃氧化時(shí)氧化動(dòng)力學(xué)近似遵從直線規(guī)律,,且有少量氧化膜剝落。通過抗氧化性能測(cè)試,,GH1140合金在950℃以下氧化速率<0.1(g/m2·h),,為完全抗氧化級(jí)。GH1140在800℃發(fā)生內(nèi)氧化的跡象,,且隨溫度升高氧化膜更加不均勻,。GH1140的高溫抗氧化性較鎳基、鈷基高溫合金要弱,,所以一般在850℃以下使用,。