K452合金及其Al-Si滲層抗高溫氧化和熱腐蝕性能研究.pdf

1、燃氣輪機的零件常因表面的高溫腐蝕而失效,而使用溫度的不斷提高也對其熱端部件材料提出了越來越高的要求。目前的高溫合金材料不能完全滿足其使用性能要求,因此現在工業(yè)生產中常在合金表面制備防護層以提高材料的抗高溫氧化和熱腐蝕性能。鋁化物滲層是較為理想的防護層,但仍有一些不足,添加硅形成二元鋁硅滲層可以明顯的改善滲層的性能。
　　本文通過料漿法在K452高溫合金表面制備Al-Si滲層,并進行1000℃×500h的高溫氧化試驗和900℃×15

2、0h的熱腐蝕試驗。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、能譜儀(EDS)對滲層的微觀結構、表面形貌、腐蝕產物的物相構成及其合金表面滲Al-Si滲層的高溫腐蝕機理進行了分析研究。
　　用料漿法在K452高溫合金表面滲鋁硅,基體中的鎳和表面的鋁互擴散形成滲層,滲層厚度約210μm,大概可以分為三層,外層有Ni-Si相和β-NiAl相,外層接近表面的部分彌散分布著難熔合金的化合物,以及Ni與Si的化合物和Cr與Si的化合

3、物。內層主要為γ′相,內層和過渡層都為富Cr層,形成Cr23C6.Si的加入增加了滲層的厚度。
　　K452高溫合金和Al-Si滲層在1000℃×500h的氧化動力學曲線,基本遵從拋物線規(guī)律,有滲層的合金比沒有滲層的合金高溫氧化性能優(yōu)越很多。K452高溫合金氧化初期主要形成含有TiO2的Cr2O3和Al2O3的氧化層,隨著氧化的進行,氧化膜脫落,Al和Cr發(fā)生貧化,最終無法達到生成氧化膜所需的濃度,氧化膜的保護性失效。K452滲A

4、l-Si涂層在氧化初期形成不穩(wěn)定的Al2O3,之后逐漸向穩(wěn)定的α-Al2O3轉變,不穩(wěn)定的θ-Al2O3減少,形成連續(xù)的保護性氧化膜。高溫氧化后期,內層的Cr向表層擴散,氧化機制變化,形成保護性的Cr2O3層,說明有Al-Si滲層的合金抗高溫氧化性能優(yōu)良。
　　K452高溫合金在Na2SO4+NaCl的混合鹽中生成Cr2O3、Al2O3和TiO2,Na2SO4中還原出的S擴散到基體發(fā)生硫化-氧化反應,而酸性熔融和揮發(fā)物質的生成使單