含铼Ni3Al基高温合金的氧化行为及氧化机理

admin · 发表于 2022-9-10 22:29:18

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含高Mo元素的Ni3Al基高温合金具有良好的力学性能，但是其中的Mo元素会导致合金的抗氧化性下降。考虑到Re的原子半径较大，有可能阻碍Mo等元素的扩散，有利于改善合金的抗氧化性能。因此，本文探索采用添加少量Re元素在并不降低合金力学性能的前提下提高Ni3Al基高温合金的高温抗氧化性能，为发展低成本高性能的Ni3Al基合金提供支撑。为改善高温抗氧化性能，设计制备了三种不同Re、Mo含量的Ni3Al基高温合金，采用不连续称重法，绘制了Ni3Al基高温合金的氧化动力学曲线，评价合金的氧化性能，揭示合金的氧化动力学所遵循的氧化规律。采用SEM及EDS观察Ni3Al基高温合金的氧化膜的微观形貌，分析元素在合金氧化膜中的分布，确定了合金生成的氧化膜的性质，研究Re元素对合金的氧化行为以及氧化机理的影响规律。在此基础上，提出了Ni3Al基高温合金的高温氧化机制及Re元素对合金氧化膜组织结构的影响规律。研究结果表明，在Ni3Al基高温合金合金中添加1.5wt%的Re元素能够有效的改善合金的高温氧化性能，获得良好的综合性能。氧化动力学研究表明：Re元素的添加改变了含Mo的Ni3Al 基高温合金的氧化机制，在1100℃时合金的氧化动力学曲线由阶段性抛物线转变为抛物线规律，氧化机制由氧化物生长控制转变为扩散控制。含Re合金在1150℃时不再遵循抛物线规律，随着温度升高，氧化机制发生变化，扩散控制的氧化物生长和挥发共同作用。Re元素的加入促使合金在混合氧化层和扩散层之间形成具有保护性致密的富Al氧化膜，提高了氧化膜和基体的结合力，减轻氧化膜的剥落，改善了合金氧化膜与基体的结合状态。Re元素富集在混合氧化膜中，阻碍了Mo，Al元素的向外扩散和O元素的向内扩散，减弱了合金的进一步氧化，明显改善了Ni3Al基高温合金合金的抗氧化性能。

含铼Ni3Al基高温合金的氧化行为及氧化机理

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