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GH3128高温合金是什么材料

发布时间: 2022-09-24  点击次数: 581次

高温合金的不断发展提高了涡轮发动机的工作温度。不断改进,使发动机性能和效率逐步提高。GH3128合金作为重要的高温合金之一,是钢铁研究的热点60年代,该所用钨、钼、铝和钼研制成功该产品Zr和其他元素强化的镍基变形高温合金。该合金具有高塑性、良好的抗氧化性和高耐久性。蠕变强度、良好的冲压和焊接性能等。,可用于制造长时间工作在950℃的航空发动机火焰筒和加力燃烧室套管pj等零件。

因为高温合金不能长时间独立承受高温和腐蚀需要表面处理来防止或延缓。减缓合金的氧化和腐蚀,延长合金零件的使用寿命,如在合金表面涂覆金属涂层,或进一步涂覆陶瓷涂层。构成热障涂层等。用于在超级合金上制备涂层的工艺阶段,这很复杂,成本也很高。如果采用预氧化处理方法,混合物金在使用前,预先在一定条件下氧化成团。编织一层结构优良的保护性预氧化膜,防止合金在使用过程中的腐蚀氧化,实施起来比较容易,因为它只相当于样品在一定在热处理的条件下。研究了Ni C Bu Fe。

700℃空气预氧化后合金在高温氯气中的腐蚀行为,究了预氧化的改善铁表面沉积铝薄膜的抗氧化性Cr。大气等离子喷涂Co-32ni.21cr.8a1.0.5y涂层对结合层双层热障涂层进行预氧化处理,发现低气体。加压预氧化可以促进A1203在金属结合层和陶瓷热障层上的附着。在它们之间形成致密层并抑制其他有害氧化物的产生,从而涂层的高温抗氧化性显著提高。其他关于通过预科氧化对提高金属材料抗高温氧化或腐蚀的能力非常重要更少,但不同的预氧化温度是现有的重要超合金耐热。关于循环氧化性能影响的研究未见报道。这个实验通过了。对Gh3128合金进行了不同温度(1100,900,700,500℃)的热处理。在预氧化处理条件下,研究了预氧化温度对合金FL100耐高温性能的影响1100℃)循环氧化性能。


实践测试



实验中使用的GH3128高温合金样品尺寸为15mm×15mm×2.5mm,其化学成分F质量分数(%)为20。55Cr、8。70 W、8。26月0日。80铝、氧、60铁、0。40 Ti、0. 05Ce,0。06Zr,0。005b和余量的镍。所有合金样品都经过以下处理相同的机械粗磨和抛光处理,具有相同的表面粗糙度。将具有相同初始状态的四组合金样品分别置于1100、900,00℃和500℃,另一组不做处理。预氧化样品。预氧化处理过程:合金样品在大气环境中,将炉子加热到所需的预氧化温度,并保持该温度1小时升温后,随炉冷却至室温。样品预氧化后,采用Panalytical x' pertpro x射线衍射仪(XRD)(铜Kot)分析其表面相结构,用HITACHIS-3400扫描电子显微镜(SEM)观察其表面形貌,并用能谱进行表征EDAX被用来探测重要区域的成分。


对预氧化样品进行高温循环氧化试验,实验如下:马弗炉加热到1100℃后,放置样品在炉中,等待1小时后,取出空冷10分钟,称取样品质量,然后放入炉中,依次循环,得到样品的循环氧化动力学。机械数据。高温氧化试验后,XRD分析有所不同表面氧化产物的相组成。


预氧化合金的表面形貌和相分析


显示在不同温度下预氧化的gh3128合金。背面的Sem图像。从图1a和1b可以看出,当预氧化温度当温度为1100℃时,合金表面原始晶粒内部区域变得致密。粒度为1 ~ 2微米的均匀预氧化膜;和谐相处金表面原晶界处形成的氧化物成分沿晶界呈网状。突起的分布。对图1b中的L和2进行EDAX分析,结果列于表1中。从表1中列出的EDAX分析结果可以看出,合金表面形成的预氧化膜主要被Cr、Ti和Ni氧化。这里,因为二次电子束在EDAX测试期间穿透氧化膜,所以测得的Ni元素含量较高,其中含有合金基体中的一些元素。

但可以断定,合金表面的原始晶粒的内部区域氧化膜含有非常少的钛;和合金表面原始晶界处的氧但是突起中Ti的含量很高,Cr的含量也增加很多。从这个角度来看,GH3 128合金预氧化处理过程中的热量Ti和Cr原子在合金表面晶界的偏聚加剧,晶界的氧化在高温下加速,因此在预氧化处理完成后晶界处的氧化物形成突起。从图1a可以看出,合金表面是原始的。晶界处有氧化物突起,晶内区域有平坦的氧化物。少数微裂纹主要在晶界处的氧化物中形成。主要是ti和Cr氧化物,而晶内区域的氧化物包含Ti是稀有的,主要是Cr和Ni的氧化物,以及它们的热膨胀系数。差别很大,导致热应力作用下产生微裂纹。这此外,由于Ti和Cr原子的偏析,合金的原始晶界被氧化。速率远高于原晶内区,也会造成原晶界处的氧化物原始晶内区域中凸块和氧化膜之间的热应力失配,从而进一步一个步骤促进了微裂纹的产生。这种微裂纹在循环中被氧化会加速氧化膜的局部剥落失效,应尽量避免。

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当预氧化温度为900℃时,从图1c和1d可以看出,合金表面原始晶粒内部区域也形成致密均匀的氧化薄膜,氧化膜的晶粒尺寸为100-500纳米;也在合金表面上沿原始晶界有网状分布的氧化物突起,但突起过程该程度非常小,这可以从图1d中看出,并且与合金表面的原始晶体中的程度持平。整个氧化物差异非常小。结果表明,预氧化处理在900℃进行加热促进了Ti和Cr原子沿合金表面晶界的偏析。这种推进作用远小于1100℃预氧化处理的效果。因此,请避免为了避免1100℃预氧化处理后合金原始晶界上的氧化膜该处的微裂纹等缺陷降低了氧化膜的循环氧化过程失败的可能因素。

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当预氧化温度为700℃时,从图1e和1f可以看出在金表面的原始晶界上有突起的析出相和相应的氧化物,在合金表面原始晶粒的内部区域形成氧化膜,但是这种氧化薄膜的生长并不,晶粒难以分辨,可以推测其厚度也很小。当预氧化温度为500℃时,从图1g,1h可以看出,合金表面原始晶界处有突出的不连续析出相;合金桌子即使从图LH看,原始晶粒的内部区域也没有明显的氧化膜可以看出,在一些原始晶内区域也存在沉淀相。

图2显示了在不同温度下预氧化处理后的GH3 128合金的表面的Xrd光谱。从图中可以看出,当预氧化温度为1100℃时除了被检测的基体Y-Ni外,样品表层的氧化物主要是cr203,还有少量ni (cr204)。y-ni在这里的存在是因为氧化膜很薄,X射线会穿透氧化膜,在检测时被检测出来。合金基体的相。当预氧化温度为900℃时,样品表除检测到的Y-Ni基体外,氧化物为Cr 203。当预氧化温度为700时,样品表层检测到Cr20,而900℃时检测到Cr20在100℃预氧化时减少.当预氧化温度为500℃时Cr,O,在图谱中几乎检测不到。


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高温循环氧化动力学分析



图3显示了不同温度下预氧化处理后的GH 3128。以及未经预氧化处理的金原始合金在1100℃的氧化体重增加。循环次数(时间)动态曲线。从图中可以看出,对于未经预氧化处理的合金在循环氧化试验中增加。它随着重循环的次数而急剧上升。在不同温度下预氧化后,GH3128合金的氧化有一个孕育期氧化增重显示出非常缓慢的线性增长;然后氧化增重明显增加,总体呈现二次增长趋势。


在实验过程中发现,未经预氧化处理的合金经第四次循环氧化试验后,表面氧化皮明显开裂失败,所以该样品的循环氧化试验已经结束。当氧化温度为1100℃时,样品处于循环氧化试验过程中。有一定的潜伏期,但不明显。10次试验后,样品表面的氧化皮有轻微的局部剥落。当预氧化温度为在900℃时,在第7次循环氧化试验之前,样品的在培养期间,氧化动力学曲线几乎是平坦的,然后是测试过程仅出现轻微的重量增加,并且在10个循环的氧化测试后进行尝试。样品表面的氧化层没有出现任何开裂和剥落,表现出良好的性能。

抗高温循环氧化性能

当预氧化温度为700℃时,样品在循环氧化试验过程中的潜伏期也很明显,但在后期试验中,氧化重量明显增加,试验结束后,试样表面氧化后的皮肤松散,容易剥落。当预氧化温度为500℃时,试在样品的循环氧化试验中也有潜伏期,但与900而在700℃预氧化的样品要短得多,在氧化后期进行测试。氧化过程中,增重急剧增加,试验后样品表面氧化皮肤松弛,部分脱皮。

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图4显示了在不同温度下预氧化的gh3128合金1100℃循环氧化试验后表面的Xrd谱。当合金当样品未经预氧化时,经过四次循环氧化试验后,表面的氧化产物主要是NiO、Ni (Cr 204)、NiW 04和镍(M004).预氧化温度为1100℃时,经历循环氧化。经测试,样品表面的氧化产物主要是NiO和Ni (Cr20。),其他的还有几个niw04和ni (m004)。当预氧化温度为900℃时,循环氧化试验后,试样表面的氧化产物主要是Cr、O、和少量不含含w或mo的复合氧的ni(cr2o 4)化合物。当预氧化温度为700℃时,循环氧化试验后,样品表面的氧化产物主要是NiO,Ni (Cr 204)和NiW 04,此外,还有少量的Ni (M004)和Cr 203。当预氧化温度为500℃时循环氧化试验后,样品表面的氧化产物主要是NiO以及少量的niw O3、ni (m004)和cr203。

上述样品在循环氧化试验后的循环氧化动力学表面结构的差异主要是由于预氧化过程。有两种作用,即元素Cr在合金表面的选择性氧化和元素Ti、Cr在合金中晶界偏聚的加剧,而这两种作用不是综合效应与氧化前温度下不同,决定了样品的电阻。高温循环氧化性能的差异。当预氧化温度为1100℃时,温度从室温升至1100℃,并在此温度下进行预氧化。

在该过程中,合金表面元素的选择性氧化需要很长时间,并且因为高温和严重氧化形成一层厚的保护性氧化膜一是有利于提高样品的高温循环抗氧化性;另一个呢一方面,在该温度下,合金元素Ti和Cr在晶界的偏析增加剧的程度也很大,而且加速了晶界氧化物的形成,和原来不一样晶内区形成的Cr203保护膜存在于高温循环过程中。热应力的不匹配容易导致原晶内区域氧化膜的剥离失效。因此,当在1100℃的高温下进行预氧化时,虽然合金的表面是稳定的保护性预氧化膜较厚,但合金原始晶界处的微裂纹等。存在许多缺陷,制约了样品抗高温循环氧化性能的提高。当预氧化温度为900℃时,合金表面元素具有氧选择性形成的保护性预氧化膜已经达到良好的水平,并且处于在此温度下,合金元素Ti和Cr的晶界偏聚没有加剧预氧化后,合金原始晶界处的缺陷水平不高。因为在900℃高温预氧化时,样品能抵抗高温循环氧。

化学性能比较好样品在700℃预氧化后,虽然Ti和Cr在合金原始晶界处的晶界偏聚加剧程度不大,但在此温度下保护性预氧化膜的形成并不*。4因此,其抗高温循环氧化性能不如900℃预氧化操控性好。当预氧化温度为500℃时,虽然合金元素Ti、Cr在合金原始晶界上偏析造成的缺陷很少,但同时被预氧化几乎不形成膜,因此其对高温循环氧化的耐受性不佳理想。

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结论

1)在合适的温度下进行预氧化处理,可以有效提高产品质量gh3128合金的高温循环氧化性能。2) GH3128合金经预氧化处理后能抵抗高温循环氧化这种表现主要取决于两种效应的综合作用,其一是表面元素铬的选择性氧化形成致密均匀的保护预氧化膜,提高样品的高温抗氧化性;第二种是合金中元素Ti和Cr的晶界偏聚加剧,加速晶界氧化和生成。微裂纹等缺陷,降低了样品的高温循环抗氧化性在1 900℃预氧化的Gh3128合金性能最好耐高温循环氧化。在该温度下预氧化后,其表面形状成致密均匀的cr203薄膜,在此温度下,合金元素ti,Cr的晶界偏析不大,能抵抗高温循环氧化性能的破坏用弱一点的。






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