两种新型钴基高温合金的循环氧化行为

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新型钴基高温合金具有与镍基高温合金相似的γ’相,而受到广泛关注。其力学行为研究较多,而氧化行为研究较少。与力学性能一样,优异的抗氧化性能亦为合金安全服役不可或缺的。为此,本论文以两种(0C和5C)新型钴基高温合金为对象,采用循环氧化方法研究了其在900℃和1000℃下的循环氧化行为,及预氧化对合金1000℃氧化行为的影响。研究了 0C和5C合金在900℃和1000℃下的循环氧化行为。结果表明,两合金900℃下呈完全抗氧化级别,1000℃下呈抗氧化级别。氧化初期,两合金发生选择性氧化,在表面生成Al2O3、Cr2O3和少量的TiO2。随着氧化时间的延长,氧化膜逐渐分层,900℃由外至内依次为:(Co,Ni)Cr2O4+富Ta、W的复杂氧化物,Al2O3;1000℃由外至内依次为:(Co,Ni)O,(Co,Ni)Cr2O4+富Ta、W的复杂氧化物,Al2O3。5C合金中的碳化物易发生快速氧化。氧化后,其体积膨胀,氧化产物间产生裂纹。氧向碳化物/合金界面扩散导致连续致密Al2O3层的形成。研究了 900℃和950℃常氧分压预氧化处理72h对两合金1000℃氧化行为的影响。结果表明,常氧分压预氧化处理提高了两合金1000℃的抗氧化性能。循环氧化时,Co通过氧化膜向其外层扩散,使得合金表面氧化产物分别由Cr2O3和(Co,Ni)Cr2O4转变成(Co,Ni)O。预氧化膜的作用在于阻碍了合金元素及氧的扩散。研究了 1000℃低氧分压(l000Pa)预氧化处理72h对两合金1000℃氧化行为的影响。结果表明,低氧分压预氧化处理提高了两合金1000℃的抗氧化性能。研究发现低氧分压预氧化膜厚度大于950℃常氧分压预氧化膜,且稳定性好。由此,1000℃循环氧化初期,预氧化膜更易于阻碍合金元素及氧的扩散,影响合金的氧化行为。但循环氧化后期,由于热应力等导致厚氧化膜易于脱落。
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