GH907合金滲鋁涂層抗高溫氧化性能研究.pdf

1、GH907合金是我國(guó)仿制美國(guó)國(guó)際鎳公司Incoloy907合金研制的一種低膨脹高溫合金,它是一種以鐵.鎳.鈷為基的沉淀強(qiáng)化奧氏體合金。該合金適合于制造650℃以下,控制間隙大小的各類航空發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)形件和機(jī)匣。GH907合金由于不含抗氧化元素,在高溫下(700℃)長(zhǎng)期使用時(shí),應(yīng)當(dāng)采用適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)涂層。本試驗(yàn)采用固體粉末包裝的方法在GH907合金表面制備單滲鋁涂層。依據(jù)GB/T13303-9《鋼的抗氧化性能測(cè)定方法》及HB5258-2000《鋼

2、及高溫合金抗氧化性能測(cè)定試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)該合金的實(shí)際使用工況環(huán)境,采用靜態(tài)不連續(xù)增重法對(duì)涂層試樣和裸合金進(jìn)行650℃×200h的恒溫抗氧化試驗(yàn)。采用電子天平、金相顯微鏡、帶能譜的掃描電鏡(SEM/EDS)等分析手段,對(duì)高溫氧化后試樣的氧化動(dòng)力學(xué)規(guī)律,氧化熱力學(xué),表面氧化產(chǎn)物表面形貌,截面形貌、元素?cái)U(kuò)散規(guī)律及涂層退化方式等進(jìn)行了研究。合金表面的單滲鋁涂層由連續(xù)的顆粒堆積、層疊而成,顆粒粒徑不均勻,顆粒之間結(jié)合不夠緊密,顆粒之間有明顯的

3、空隙。經(jīng)能譜分析涂層表面的顆粒主要成分為鋁鐵所形成的金屬間化合物。對(duì)試樣截面顯微組織觀察可知,滲鋁層可分為外擴(kuò)散層和內(nèi)擴(kuò)散層兩層,厚度分別為17μm和10μm,基體上分布有第二相粒子。高溫氧化試驗(yàn)結(jié)果表明:固體滲鋁涂層的GH907合金在650℃×200h高溫氧化中處于完全抗氧化級(jí)別,氧化增重?cái)?shù)據(jù)呈現(xiàn)出復(fù)雜的規(guī)律。采用離散數(shù)據(jù)法計(jì)算氧化動(dòng)力學(xué)曲線,滲鋁試樣在高溫氧化時(shí)受氧與合金表面反應(yīng)控制比較明顯。表面氧化膜主要為γ-Al2O3,連續(xù)、致

4、密的保護(hù)性氧化物膜可以有效地保護(hù)基體。隨氧化時(shí)間延長(zhǎng),Al2O3氧化膜由于應(yīng)力、內(nèi)部孔洞等因素的影響發(fā)生剝落,但由于鋁元素含量高并具有自修復(fù)作用,因此在氧化后期依然能形成Al2O3氧化膜繼續(xù)對(duì)基體合金進(jìn)行保護(hù)。裸合金試樣在650℃下處于抗氧化級(jí)別,氧化動(dòng)力學(xué)曲線符合拋物線規(guī)律。根據(jù)氧化熱力學(xué)計(jì)算金屬氧化反應(yīng)的吉布斯自由能,△GFe2O3＜△GFeO＜△GFe3O4,因此在基體合金中鐵元素氧化優(yōu)先生成Fe2O3,基體合金的氧化物為達(dá)到穩(wěn)定