鈮硅化物基超高溫合金包埋滲Si層的組織形成及高溫抗氧化性能.pdf

1、采用真空自耗電弧熔煉法制備了名義成分為Nb-24Ti-6Cr3A116Si4Hf-1.5B-0.05Y(at.﹪)的鈮硅化物基超高溫合金母合金錠。利用高溫高真空可控氣氛包埋滲爐在合金表面制備了抗氧化硅化物涂層，滲硅溫度分別為1050、1150和1250℃，滲硅時(shí)間分別為2、5、10、15和20h。利用SEM、EDS和XRD等檢測(cè)手段分析了滲層的結(jié)構(gòu)、元素分布及相組成等，并對(duì)滲層形成的反應(yīng)機(jī)理及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了討論。電弧熔煉態(tài)試樣和滲硅試

2、樣的氧化實(shí)驗(yàn)在高溫拉伸氧化爐中進(jìn)行，氧化溫度為1250℃，氧化時(shí)問(wèn)分別為5、10、20、50和100h。對(duì)電弧熔煉態(tài)試樣和滲硅試樣氧化產(chǎn)物的相組成、組織形貌及元素分布進(jìn)行了分析，對(duì)比了二者的氧化動(dòng)力學(xué)，并對(duì)其氧化機(jī)理進(jìn)行了討論。 滲層的相組成為(Nb，X)Si<,2>(X表示Ti，Cr，Hf和A1等元素)。滲層具有雙層結(jié)構(gòu)，上部的組織主要為分布均勻致密、生長(zhǎng)方向基本垂直于滲層與基體界面的柱狀晶；下部主要為粒狀晶，在其中有很多孔洞

3、。滲層與基體之間達(dá)到了冶金結(jié)合，通過(guò)擴(kuò)散形成了過(guò)渡層及互擴(kuò)散區(qū)，這種復(fù)合結(jié)構(gòu)有利于鈮硅化物基超高溫合金抗氧化性能的提高。過(guò)渡層界面平直，與滲層和基體的結(jié)合都較為緊密，其相組成為(Nb，X)<,5>Si<,3>和(Nb，X)Si<,2>，其中(Nb，X)Si<,2>的含量相對(duì)較少。對(duì)于不同包埋滲條件下的試樣，滲層的形貌及結(jié)構(gòu)大致相同。滲層生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)符合拋物線規(guī)律。 電弧熔煉態(tài)試樣在1250℃的氧化產(chǎn)物的相組成為T(mén)iO<,2>，S

4、iO<,2>，’TiNb<,2>O<,7>或Ti<,2>Nb<,10>O<,29>，外氧化膜與內(nèi)氧化區(qū)均未檢測(cè)到單質(zhì)的Nb<,2>O<,5>和其它單獨(dú)的Nb的氧化物。滲硅試樣氧化層相組成主要為SiO<,2>和TiO<,2>，氧化50h后氧化層仍保持完整連續(xù)致密，但氧化100h后氧化產(chǎn)物呈粉末狀完全脫落。氧化后滲層與過(guò)渡層的總厚度明顯增加，而且滲層變得較為疏松。隨氧化時(shí)間的延長(zhǎng)，過(guò)渡層逐漸變厚，而滲層逐漸變薄。滲層上部演變?yōu)榈容S晶組織，而