幾種鎳基合金的高溫抗氧化和耐腐蝕性能研究.pdf

1、本論文針對當(dāng)前鋁電解用惰性陽極鋼制導(dǎo)桿目前存在的抗高溫氧化性能差,表面氧化膜易開裂和剝落,與陽極連接界面易開裂等問題,以獲得結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗氧化及耐蝕性能較強(qiáng)的金屬導(dǎo)桿材料為研究目標(biāo)。本文采用粉末冶金法和熔鑄法對惰性陽極導(dǎo)桿材料的成分進(jìn)行研究,探討了幾種Ni基合金在高溫下的氧化過程及機(jī)理,并采用電解實(shí)驗(yàn)方法考察極端條件下材料的氧化腐蝕行為。獲得如下結(jié)論:
　　 1、PM法制備的Ni-20Cu-10Fe-5Al合金,其致密度隨著壓制壓

2、力提高略微有所增加,1300℃燒結(jié)樣品孔隙度最小,而溫度過高樣品出現(xiàn)了過燒現(xiàn)象,樣品的孔隙度增加。最終確定制備該類Ni基合金的燒結(jié)溫度為1300℃,所得樣品致密度為93.5％,晶粒尺寸為10～20μm。
　　 2、優(yōu)化Cu、Al元素配比,可以在合金表面形成連續(xù)的保護(hù)性氧化膜。其中,Ni-10Cu-10Fe-7Al成分合金具有較好的抗氧化性能,其氧化膜有較好的抗熱震性能,合金在850℃和900℃氧化時,生成了薄且致密的氧化膜。該氧

3、化膜層次清晰:外層為富Ni的復(fù)合氧化物層;中間層為富Fe/Ni的混合氧化層,并含有一定量的島狀尖晶石相;內(nèi)層為連續(xù)致密的Al2O3層;由于連續(xù)的Al2O3層和島狀的尖晶石相結(jié)構(gòu)致密,能有效阻礙離子的擴(kuò)散,從而有效抑制了合金的氧化速率。中間層貧Cu區(qū)以及靠近氧化界面的基體區(qū)域出現(xiàn)貧Al區(qū),這是氧化中出現(xiàn)選擇性氧化的結(jié)果。
　　 3、均勻化退火處理后的熔鑄Ni-10Cu-10Fe-7Al合金在900℃空氣中氧化24h后,增重為2.7

4、mg/cm2,氧化膜厚度為10μm。氧化膜厚度隨著氧化時間的增加變化不大,說明生成的致密氧化膜有效阻礙了元素相互擴(kuò)散,起到了較好的保護(hù)作用,合金抗氧化性能較好。相對于PM法制備的同成分合金,熔鑄法制備的合金具有更高的致密度和較好的組織均勻性,生成的表面氧化膜更薄,氧化界面更規(guī)整和平滑,膜層結(jié)構(gòu)更致密。
　　 4、NiFeCrSn合金在960℃氧化時,氧化膜厚度隨時間增加增長較快,2d后的氧化膜厚度就達(dá)到了40～60μm,20d氧