發(fā)布時間：2020-04-21 02:08

【摘要】：鐵基高溫合金因其性能優(yōu)良且價格低廉被廣泛應用于高溫服役環(huán)境中,高溫抗氧化性能較低是影響鐵基高溫合金服役壽命的關鍵因素之一。添加合金元素是目前世界上應用最廣泛的提高合金性能的方法。Zr是高溫合金中常加的合金元素,其主要作用是提高合金的抗氧化性和塑性。Si能提高合金的抗高溫氧化性在學術界已達成共識。稀土元素Y不僅能凈化合金而且能提高其抗氧化性等其它性能。本論文圍繞Zr對鐵基合金的高溫抗氧化性及相關相平衡展開了研究,實驗測定了 Zr-Si-Y 三元系900℃等溫截面相關系,研究了 Zr對鐵基合金高溫抗氧化性的影響。研究結果為新型高溫抗氧化鐵基合金的設計和開發(fā)提供了相關實驗數(shù)據(jù),具有較強的指導意義和一定的應用價值。運用平衡合金法實驗測定了 Zr-Si-Y三元系900℃等溫截面相關系。該等溫截面共存在10個三相區(qū),實驗確定了 9個三相區(qū),它們分別是:Zr+Y+Zr2Si,Y+Zr2Si+Y5Si3,Zr3Si2+Zr2Si+Y5Si3,Y5Si3+Y5Si4+Zr5Si4,ZrSi+Zr5Si4+Y5Si4,ZrSi+YSi+Y5Si4,YSi+Y3Si5+ZrSi,ZrSi+ZrSi2+Y3Si5 和 Si+Y3Si5+ZrSi2。Zr 在 Y,Y5Si3,Y5Si4,YSi 和 Y3Si5 中的最大溶解度分別為:2.2at.%,5.Oat.%,4.1at.%,4.8at.%和 2.9at.%。Y 在 Zr,Si,Zr2Si,Zr3Si2,Zr5Si4 和 ZrSi 中的最大溶解度分別為:0.2at.%,1.9at.%,4.4at.%,5.1at.%,3.3at.%和 3.4at.%。Si 在 Y 中的最大溶解度為4.1at.%。Y在ZrSi2中的溶解度極其有限。采用恒溫試化法研究了 Zr 對鐵基合金高溫抗氧化性的影響。設計了 4 組合金Fe-3Si-mZr(m=0,0.5,1,2)。研究表明:Zr元素的加入明顯提高了 Fe-3Si合金在900℃空氣中的抗氧化性,其中Fe-3Si-1Zr合金抗氧化性最佳。四組合金的氧化速率順序為:Fe-3SiFe-3Si-0.5ZrFe-3Si-2ZrFe-3Si-1Zr。Zr 元素的加入,細化了 Fe-3Si合金基體組織和氧化物的晶粒,使合金和氧化膜內晶界數(shù)量增加,提高了合金內各元素的擴散速率,促進了 SiO2和 ZrO2等活性元素氧化膜的生成,從而提高了合金的抗氧化性。四個合金的氧化動力學曲線均符合拋物線變化規(guī)律。
【圖文】：

逡逑化性能較低。航空航天渦輪機燃料室是其重要的應用領域。圖１－１所示的逡逑Ｒｏｌｌ－Ｒｏｙｃｅ’ｓＴｒｅｎｔ邋８００引擎的渦輪機是由是羅爾斯？羅伊斯［１４］制造的。從圖中可以逡逑看出，燃料室承受的壓力和溫度是所有部位中最大的，高溫合金為可以采用的最逡逑佳材料［１５］。逡逑低壓壓氣機高壓壓氣機逡逑ｘｍＪＡ，邋Ｔ逡逑；；；逡逑圖１－１羅爾斯？羅伊斯｜１４］研發(fā)制作的Ｒｏｌｌｓ－Ｒｏｙｃｅ’ｓ邋Ｔｒｅｎｔ邋８００型引擎的渦輪機逡逑鐵基高溫合金還常用來制作熱處理用的電爐爐底板１１６］，電爐爐底板的使用逡逑溫度一般可達到５００？１２００°Ｃ。電爐爐底板材料要求優(yōu)異的高溫抗氧化性，對熱逡逑強性要求相對較低�？寡趸澡F基高溫合金為電爐爐底板的首選材料［１７］。這一逡逑類鐵基高溫合金一般都需要具有優(yōu)異的抗高溫氧化性，可通過添加合金元素來獲逡逑得抗氧化性優(yōu)良的鐵基高溫合金。逡逑根據(jù)強化機制的不同鐵基高溫合金被分為固溶強化型軼基高溫合金、第二相逡逑粒子強化型鐵基高溫合金和晶界強化型鐵基高溫合金三類１１８，１９］。逡逑（１）固溶強化型鐵基高溫合金逡逑固溶型鐵基高溫合金指的是為得到單相奧氏體，運用合金化元素調配的方式逡逑將合金元素固溶到基體中

逡逑化性能較低。航空航天渦輪機燃料室是其重要的應用領域。圖１－１所示的逡逑Ｒｏｌｌ－Ｒｏｙｃｅ’ｓＴｒｅｎｔ邋８００引擎的渦輪機是由是羅爾斯？羅伊斯［１４］制造的。從圖中可以逡逑看出，燃料室承受的壓力和溫度是所有部位中最大的，高溫合金為可以采用的最逡逑佳材料［１５］。逡逑低壓壓氣機高壓壓氣機逡逑ｘｍＪＡ，，邋Ｔ逡逑；；；逡逑圖１－１羅爾斯？羅伊斯｜１４］研發(fā)制作的Ｒｏｌｌｓ－Ｒｏｙｃｅ’ｓ邋Ｔｒｅｎｔ邋８００型引擎的渦輪機逡逑鐵基高溫合金還常用來制作熱處理用的電爐爐底板１１６］，電爐爐底板的使用逡逑溫度一般可達到５００？１２００°Ｃ。電爐爐底板材料要求優(yōu)異的高溫抗氧化性，對熱逡逑強性要求相對較低�？寡趸澡F基高溫合金為電爐爐底板的首選材料［１７］。這一逡逑類鐵基高溫合金一般都需要具有優(yōu)異的抗高溫氧化性，可通過添加合金元素來獲逡逑得抗氧化性優(yōu)良的鐵基高溫合金。逡逑根據(jù)強化機制的不同鐵基高溫合金被分為固溶強化型軼基高溫合金、第二相逡逑粒子強化型鐵基高溫合金和晶界強化型鐵基高溫合金三類１１８，１９］。逡逑（１）固溶強化型鐵基高溫合金逡逑固溶型鐵基高溫合金指的是為得到單相奧氏體，運用合金化元素調配的方式逡逑將合金元素固溶到基體中
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG132.3

【參考文獻】

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本文編號：2635231