Fe-,3-Al金屬間化合物在含硫氣氛下的高溫腐蝕研究.pdf

1、Fe<,3>A1金屬間化合物具有優(yōu)異的高溫力學(xué)和抗氧化性能，有望成為新一代的高溫結(jié)構(gòu)材料。研究Fe<,3>A1金屬間化合物高溫腐蝕的目的就是通過各種測試方法，分析和研究材料的微觀結(jié)構(gòu)變化，全面的認識高溫腐蝕的本質(zhì)，對材料發(fā)生腐蝕行為進行研究，確定Fe-A1金屬間化合物高溫腐蝕機理。 文中研究了在總壓力為10MPa的N<,2>+0.1％SO<,2>+少量O<,2>氣氛下，F(xiàn)e-28A1在800-1000℃下的高溫腐蝕隋況，并對該實

2、驗體系進行了熱力學(xué)和動力學(xué)研究，采用XRD、SEM和EDS對反應(yīng)產(chǎn)物進行了組成和形貌分析。實驗發(fā)現(xiàn)，在800-1000℃范圍內(nèi)，F(xiàn)e-28A1腐蝕的動力學(xué)曲線符合拋物線規(guī)律。初始階段增重比較明顯，之后增重緩慢，經(jīng)過60h之后增重曲線逐漸趨于平緩。隨著腐蝕時間的增加和腐蝕溫度的升高，腐蝕增重變大。相同條件下，1000℃時的平均增重速率比800℃時高大約2個數(shù)量級，比900℃時高大約1個數(shù)量級。初始階段腐蝕增重比較迅速是由于氧化物的生成，長

3、時間腐蝕后增重趨于平緩應(yīng)歸因于保護性α-Al<,2>O<,3>的形成。 根據(jù)XRD和EDS分析可以確定腐蝕產(chǎn)物的組成：800℃時，腐蝕初期只生成了θ-Al<,2>O<,3>，保溫60h的XRD圖譜中發(fā)現(xiàn)了Fe<,2>O<,3>的存在，但沒有發(fā)現(xiàn)α-Al<,2>O<,3>；900℃和1000℃下升溫階段生成了θ-Al<,2>O<,3>，在隨后的保溫階段θ-Al<,2>O<,3>轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al<,2>O<,3>，同時生成Fe<,2

4、>O<,3>。由SEM結(jié)果可知，隨著腐蝕時間的延長，腐蝕產(chǎn)物層厚度也隨著增加，產(chǎn)物層變得比較疏松并且有空洞的出現(xiàn)。 根據(jù)實驗結(jié)果分析和對前人工作的總結(jié)，對Fe-28Al在給定氣氛下的腐蝕機理做了初步的推斷：初始階段最先生成的是Al<,2>O<,3>和Fe<,2>O<,3>，Al<,2>O<,3>最容易生成，但是Fe<,2>O<,3>的生長速率更快。隨著腐蝕的進行，Al的快速氧化造成膜下基體貧Al富Fe。氣氛中的S沿氧化物的晶界及