Si、B對Ni-Fe-Cu-Co合金組織和高溫抗氧化性能的影響.pdf

1、鋁因?yàn)榫哂忻芏刃?、塑性和延展性好、?dǎo)電導(dǎo)熱性能好、抗腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)采用的鋁電解方法為Hall-Herout法，此電解槽采用碳素為陽極，在電解過程中Al2O3電解所釋放的O2在高溫下很容易將碳素陽極氧化，生成CO2釋放到空氣中，既增加了碳素的消耗，又增加了CO2的排放量。惰性陽極是鋁工業(yè)生產(chǎn)的一種新的生產(chǎn)手段，而新惰性陽極材料的選擇就是備受矚目的難點(diǎn)。國內(nèi)關(guān)于惰性陽極材料的研究主要集中在金屬材料，Ni-Fe-C

2、u-Co合金在試驗(yàn)條件下已取得較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但由于其抗高溫氧化性能和抗電解腐蝕性能不夠理想，仍不能滿足工業(yè)的生產(chǎn)。本實(shí)驗(yàn)通過在合金中添加Si、B元素達(dá)到改善和提高Ni-Fe-Cu-Co合金的高溫性能的目的。
　　本文采用真空冶煉、半固態(tài)電磁攪拌的方法制備了不同Si、B含量的Ni-Fe-Cu-Co合金，通過SEM、XRD、EDS和OM等分析方法，研究不同含量的Si、B元素在Ni-Fe-Cu-Co合金中存在的形式以及對合金組織產(chǎn)生的

3、影響和影響機(jī)理，同時(shí)對合金的高溫抗氧化性能進(jìn)行測試，分析氧化膜的形貌和物相組成，獲得了Si、B元素對Ni-Fe-Cu-Co合金組織和高溫抗氧化性能的影響規(guī)律。
　　研究結(jié)果表明:
　　在Ni-Fe-Cu-Co合金中添加小于1.5wt％的硅元素，硅在合金中以置換固溶體的形式存在，增加凝固過程的過冷度。加入硅的Ni-Fe-Cu-Co合金表面形成了多相多層氧化膜，膜層從里到外，鈷的氧化物和鐵的氧化物含量逐漸增加，鎳的氧化物和硅的氧

4、化物含量逐漸減小，氧化膜中形成了部分類似于鐵酸鎳尖晶石的物質(zhì)，氧化膜層有一定的保護(hù)性。當(dāng)硅含量低于1wt％時(shí)，隨硅含量的增加，合金的組織由粗大的等軸晶變?yōu)榧?xì)小的等軸晶，硅有細(xì)化合金等軸晶、減少合金氧化的作用;當(dāng)硅含量高于1wt％時(shí)，合金組織由等軸晶變?yōu)橹АＳ捎诠枋腔钚栽?，易于和氧結(jié)合，且Si在Ni中的擴(kuò)散速度慢，硅元素使合金產(chǎn)生了嚴(yán)重的內(nèi)氧化，增大合金的氧化增重，降低了合金的抗氧化性能。當(dāng)硅含量為1wt％時(shí)，合金的晶粒最為細(xì)小，合金

5、的內(nèi)氧化程度較輕，氧化膜表面褶皺較小、孔隙率低、保護(hù)性好，氧化增重最小，提高了Ni-Fe-Cu-Co合金在850℃/(1)atmO2條件下的抗氧化性能。
　　在合金Ni-Fe-Cu-Co中添加小于0.5wt％的B元素，B是強(qiáng)烈的晶界偏聚元素，能細(xì)化合金的晶粒，并使合金的晶粒趨于球化。加入B的Ni-Fe-Cu-Co合金表面氧化膜主要由鐵、鈷、鎳的氧化物組成，氧化膜中形成了部分類似于鐵酸鎳尖晶石的物質(zhì)，氧化膜層有一定的保護(hù)性。當(dāng)B含量