鎳基合金具有良好的組織穩(wěn)定性,,耐氧化和耐腐蝕性能,,可用于制備艦船及艦載飛機的燃氣輪機熱端部件,,燃氣輪機工作的溫度高達600~1200℃,。在海洋環(huán)境中飛濺的海水和空氣中存在大量的鹽分,其中NaCl含量較高,,鎳基合金在使用過程中,,NaCl與燃油或空氣中的硫,、碳,、鉀和鈉等雜質(zhì)相遇,,熱端部件表面會沉積Na2SO4等沉積物,這些沉積物在發(fā)動機工作期間往往呈熔融狀態(tài),,故發(fā)動機熱端部件在服役期間可遭受高溫氧化和熱腐蝕破壞,。即使熱端部件表面溫度低于硫酸鹽熔點,鎳基合金仍可發(fā)生熱腐蝕行為,。在實際使用過程中,,雖然可在鎳基合金表面施加高溫防護涂層,但鎳基合金的耐腐蝕性能仍是其重要的考指標之一,。因此,,有必要考察鎳基合金的熱腐蝕性能。鎳基合金的熱腐蝕性能與合金成分,、腐蝕溫度,、腐蝕時間和腐蝕方式等因素有關(guān),尤其合金成分是影響鎳基合金熱腐蝕機制及腐蝕特征的重要因素,。
研究人員設(shè)計了一種鎳基合金并考察其抗硫酸鹽熱腐蝕能力,,并分析溫度對熱腐蝕機理的影響,,為鎳基合金開發(fā)提供理論依據(jù),。
將成分(質(zhì)量分數(shù),,%)為:Cr8.75,Co9.75,,Mo1.8,,W10.25,Ti2.15,,Al5.13,,其余為Ni的鎳基合金利用線切割技術(shù),切割成10mm×10mm×3mm的片狀樣品,,并將切割的所有樣品經(jīng)1000號水磨砂紙機械研磨,,然后用丙酮經(jīng)超聲波清洗,并干燥備用,。
用自制噴淋設(shè)備在預(yù)熱的樣品表面噴涂飽和75%Na2SO4+25%K2SO4混合硫酸鹽水溶液,,加熱至200℃左右,在樣品表面形成3~4mg/cm2的混合鹽膜,。將涂覆鹽膜的樣品置于預(yù)燒至恒重的瓷舟中,,分別在850℃和950℃進行熱腐蝕試驗,腐蝕期間不更換新鹽,。熱腐蝕試驗在自制的高溫爐中進行(控溫精度為±1℃),,腐蝕一段時間后,緩慢的將盛有樣品的瓷舟從加熱爐中取出,,防止鹽膜腐蝕期間形成的腐蝕產(chǎn)物脫落外溢,。
采用增重法進行熱腐蝕動力學曲線測定。之后,,采用SEM對樣品進行橫斷面的微觀形貌觀察,,并對不同形態(tài)析出相進行SEM/EDS微區(qū)成分分析,為防止腐蝕后試樣在截面磨制過程中表面腐蝕產(chǎn)物受損剝落,,將試樣表面進行鍍鎳處理,。
(1)在混合鹽膜熱腐蝕期間,,合金發(fā)生了氧化,、硫化現(xiàn)象,且在合金內(nèi)部形成了內(nèi)氧化物區(qū)域和內(nèi)硫化物區(qū)域,,腐蝕層的厚度隨溫度提高而增厚,,內(nèi)硫化層隨溫度提高而加深;
?。?)合金表面腐蝕產(chǎn)物層可分為3層,,外氧化層以Al2O3、Cr2O3和Cr2O4相為主,中間層為Al2O3相,,內(nèi)層為CrS和Ti2S硫化物層,。