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Cr、Al對低膨脹Thermo-Span高溫合金（化學成分）熱腐蝕行為的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-07-06
低膨脹Thermo-Span高溫合金主要用做現代發動機的薄壁靜子結構部件，可減小發動機的間隙，降低重量，提高燃油效力。
?低膨脹Thermo-Span高溫合金主要用做現代發動機的薄壁靜子結構部件，可減小發動機的間隙，降低重量，提高燃油效力。發動機在高溫（650℃）及燃氣腐蝕條件下的服役過程中受工業污染、海洋氣氛以及燃料燃燒時產生的硫酸鹽、鹵化物等的熱腐蝕，導致過早失效。改進型Thermo-Span合金通過降Cr提Al，并添加微量的B，具有良好的綜合力學性能和較高水平的抗高溫氧化性能。Cr和Al都是提高合金抗高溫氧化和熱腐蝕性能的重要元素，但高Cr含量使合金的熱膨脹系數增大，而適當提高Al含量對熱膨脹系數的影響較小。研究人員通過降Cr提Al并添加微量B，探討改進型Thermo-Span合金650℃的腐蝕行為。
用真空感應爐冶煉標準成分和改進型Thermo-Span合金，澆注成10kg合金錠。標準合金的成分（質量分數，%）：Ni24.5，Co29，Nb4.8，Ti0.85，Si0.45，Cr5.5，Al0.45，B0.004，Fe余量。改進型合金保持標準合金其他元素含量不變，Cr含量由5.5%降低到3.0%，Al含量由0.45增加到1.5%，并加入了0.5%B。
鑄錠經1160℃×20h的均勻化處理后，采用相同的鍛造工藝，控制相同的鍛造條件，鍛成截面為16×16mm的方料，并對鍛棒進行標準熱處理：1093℃×1h，空冷，720℃×8h，以55℃/h爐冷至620℃，620℃×8h，空冷。
將腐蝕試樣打磨平整光亮，丙酮清洗吹干。在實驗過程中樣品表面涂約2～5?mg/cm2、質量分數為75%的Na2SO4+25%NaCl混合鹽，在650℃將剛玉坩堝燒成恒重，將涂鹽后的試樣置于坩堝中，稱量總質量。在箱式電阻爐中進行650℃腐蝕實驗，每間隔10h取出，使用萬分之一精度天平稱量，試樣稱三次取平均值，繪制腐蝕增重曲線。用掃描電鏡觀察和分析試樣表面與剖面的形貌和成分。試驗結果表明：
（1）Thermo-Span合金降Cr提Al后在650℃熱腐蝕增重小于標準合金的熱腐蝕增重，在腐蝕初期（＜10h）改進型合金腐蝕增重緩慢，而標準合金增重較快；10h時改進型合金比標準合金腐蝕增重低一個數量級。10h以后，改進型合金的腐蝕增重開始增加，在70～100h時改進型合金熱腐蝕增重率只有標準合金的一半。
（2）Thermo-Span合金在650℃腐蝕100h形成的腐蝕層，包括氧化外層、次外層和硫化物層三部分。外層富Fe、Co和O，形成Fe和Co的氧化物，還有少量的Cr的氧化物。標準合金形成較厚的內硫層，外層疏松。而改進型合金形成的硫化物靠近外層，數量明顯減少，外層致密。
（3）合金腐蝕后次表層形成密集的Al的氧化物層，Cr、Al的聯合作用抑制了合金硫化物層的形成，阻止了氧的向內擴散和合金元素向外擴散，降低了合金的腐蝕速率，提高了合金的抗熱腐蝕性能。
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