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FGH96鎳基高溫合金(化學成分)高溫氧化行為研究
FGH96是一種高合金化的γ′相沉淀強化型粉末鎳基高溫合金,γ′質量分數約占33%左右[1,2,3]。作為第二代粉末高溫合金的代表,該合金具有組織均勻、無宏觀偏析、合金化程度高、屈服強度和疲勞性能好等優點,是制備先進航空發動機渦輪盤和擋環等熱端部件的重要材料[4,5,6]。與第一代的FGH95合金相比,FGH96合金的抗裂紋擴展能力比提高1倍多、使用溫度由650℃提高到700℃,適合制造推重比10以上的發動機渦輪盤[7]。
?????迄今,對FGH96合金的研究主要集中兩個方面[8]:具有理想顯微組織及綜合性能、滿足苛刻服役條件的粉末高溫合金的制備技術;非金屬夾雜物對粉末高溫合金渦輪盤服役壽命的影響等。FGH96合金性能優異,應用潛力巨大,但在服役過程中不可避免的與環境發生作用,而有關FGH96合金高溫氧化行為及高溫氧化機理的研究鮮有報道。因此,研究該合金的高溫氧化行為具有重要工程意義。
?????本文通過靜態增重實驗、X 射線物相分析、掃描電鏡形貌觀察及微區成分分析等手段,系統研究FGH96合金在不同溫度下的高溫氧化行為及高溫氧化動力學規律,探討該合金的高溫氧化機理,為該合金的進一步應用提供實驗基礎與理論依據。
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1 、 實驗材料和方法
?????實驗所用FGH96合金的制備工藝為:真空感應冶煉母合金電極,采用等離子旋轉電極霧化制粉(粉末粒度范圍為50~150 μm),所得粉末經篩分、靜電分離除去非金屬夾雜,再經熱等靜壓 + 熱處理,成形后線切割成15 × 10 × 10 mm高溫氧化實驗樣品。其化學成分見表1。
表 1? FGH96高溫合金的化學成分%
合金元素 |
Cr |
Al |
Co |
Ti |
W |
Mo |
Nb |
C |
Zr |
B |
Ni |
含量 |
16.00 |
2.10 |
13.00 |
3.70 |
4.00 |
4.00 |
0.70 |
0.08 |
0.033 |
0.011 |
Bal. |
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??? 根據HB5258-2000,采用增重法測試該合金的高溫抗氧化性能。實驗溫度為:600、700、800、900、1000、1100℃。實驗最長時間100 h。在選定的溫度下每隔一定時間將試樣取出,觀察并記錄氧化后試樣的顏色及氧化皮的脫落情況,冷卻至室溫后在精度為 0.1 mg 的電子天平上稱重,取三次實驗的平均單位面積氧化增重量值做出氧化動力學曲線。利用Cambrige-S360掃描電子顯微鏡觀察試樣氧化后的表面氧化層形貌,用X射線衍射儀進一步分析試樣表層氧化物的相結構。