本文選題：NiCrAl合金 + 稀土��； 參考：《江西理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：Ni-Cr-Al系合金作為重要的鎳基高溫合金之一,憑借其優(yōu)異的高溫力學(xué)性能和良好的高溫抗氧化性能,常用于新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)材料等。通常稀土元素的添加被認(rèn)為能改善合金的抗氧化性能,但是添加量少則效果有限,過量又反而惡化合金抗氧化性能,因此,本文研究了含微量不同稀土的Ni-10Cr-5Al(wt.%)合金的高溫氧化行為及其機(jī)理。本文通過單一添加及復(fù)合添加0.1wt%的Y、La、Ce三種稀土,制備了7組不同成分的合金。采用熱重法繪制了合金在不同溫度下的恒溫氧化動(dòng)力學(xué)(900 ℃、1000 ℃、1100 ℃)及循環(huán)氧化動(dòng)力學(xué)(1100 ℃、1200 ℃),從氧化膜的生長(zhǎng)速率及附著性綜合評(píng)價(jià)了合金的抗氧化性能,并揭示合金氧化過程中所遵循的氧化規(guī)律。通過分析合金表面氧化物的物相、微觀形貌以及氧化層元素含量分布等變化規(guī)律,理清稀土元素對(duì)合金的氧化行為的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,提出了Ni-10Cr-5Al-RE合金的高溫氧化機(jī)制及稀土元素的作用機(jī)理。研究結(jié)果表明,經(jīng)900 ℃~1100 ℃高溫恒溫氧化200 h,合金的氧化規(guī)律由直線規(guī)律(暫態(tài)氧化階段)轉(zhuǎn)變?yōu)閽佄锞�規(guī)律(穩(wěn)態(tài)氧化階段)。稀土的加入不僅能縮短暫態(tài)氧化階段,降低穩(wěn)態(tài)氧化階段的氧化速率,同時(shí)又可以減少表面氧化層的剝落,有效增強(qiáng)了合金的高溫抗氧化性能。對(duì)于循環(huán)氧化過程,加入稀土后在1100 ℃時(shí)因生成更薄的氧化層及楔形內(nèi)氧化物提高了合金氧化層的附著性,但在1200 ℃時(shí)卻因嚴(yán)重的沿晶界內(nèi)氧化反而加快了合金氧化層的剝落。此外,在1000 ℃時(shí),原始合金的表面氧化物呈整體逐步向合金內(nèi)生長(zhǎng);而添加0.1%稀土合金的氧化膜在晶界處富稀土相“優(yōu)先”生長(zhǎng),率先在晶界形成內(nèi)氧化物,并由晶界處逐漸向晶內(nèi)表面區(qū)域擴(kuò)展覆蓋整個(gè)合金表面。合金添加0.1%稀土后,一方面有助于Al元素的選擇性氧化,在氧化初期有助于θ-Al_2O_3的形核生長(zhǎng),并在氧化中后期更早的形成連續(xù)保護(hù)性的內(nèi)Al_2O_3層,既減緩了合金的氧化速率,又降低表面氧化層的厚度;另一方面,適量的內(nèi)氧化物會(huì)對(duì)表面氧化膜起到“釘扎效應(yīng)”,增強(qiáng)了氧化層的附著性。另外,Y元素有利于θ-Al_2O_3向α-Al_2O_3的轉(zhuǎn)變和尖晶石相的生成;La相比于Y而言,還對(duì)NiO的生長(zhǎng)也有一定積極作用;而添加Ce后在表面氧化膜中生成CeO2,促進(jìn)了表面氧化物的形核與長(zhǎng)大,使得表面氧化膜更厚且保留更多保護(hù)作用差的θ-Al_2O_3。
[Abstract]:As one of the important nickel-base superalloys, Ni-Cr-Al alloys are often used as basic materials of new aeroengines due to their excellent high temperature mechanical properties and good high temperature oxidation resistance. In general, the addition of rare earth elements is considered to improve the oxidation resistance of the alloy, but the effect is limited when the addition is small, and the oxidation resistance of the alloy is aggravated by excessive addition. The high temperature oxidation behavior and mechanism of Ni-10Cr-5Al (wt.%) alloy containing trace rare earths have been studied in this paper. In this paper, seven groups of alloys with different compositions were prepared by single addition and adding 0.1 wt% Yitao LaCe. The thermogravimetric method was used to draw the thermostatic oxidation kinetics (900 鈩，

本文編號(hào)：2070697