本文關(guān)鍵詞：一種鎳基合金高溫氧化和熱腐蝕特性研究

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【摘要】：為滿足在海洋氣候條件下炮管、火箭發(fā)動機等武器熱端部件的惡劣使用環(huán)境要求,本文研制一種適用于該環(huán)境下的鎳基合金。對該鎳基合金進(jìn)行模擬不同工作條件下的高溫氧化和熱腐蝕實驗,采用熱重分析法、X射線衍射分析(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM/EDX)等手段,對鎳基合金的高溫氧化機理和熱腐蝕機理進(jìn)行分析,為該合金在海洋惡劣條件下應(yīng)用于武器的熱端部件的應(yīng)用和開發(fā)提供理論依據(jù)。鎳基合金分別在900℃和1000℃條件下恒溫氧化300h的氧化動力學(xué)曲線都遵循氧化初期合金增重快,隨后失重增重現(xiàn)象交替發(fā)生,整體過程趨于平緩并呈波浪式增重。該過程隨氧化溫度的提高越發(fā)明顯。鎳基合金在900℃和1000℃條件下氧化300h后均生成NiO、Al_2O_3氧化物,和NiCr_2O_4尖晶石結(jié)構(gòu)氧化物,1000℃條件下未生成900℃條件下的NiCo_2O_4氧化物,而該物質(zhì)因與Ta和Cr元素發(fā)生固化反應(yīng),生成CoTa_2O_6和CoCr_2O_4化合物。鎳基合金在900℃和1000℃條件下均發(fā)生了明顯內(nèi)氧化和內(nèi)氮化現(xiàn)象,內(nèi)氧化物和內(nèi)氮化物呈層次分布,區(qū)分明顯。內(nèi)氧化物出現(xiàn)在合金與氧化膜界面內(nèi)側(cè),主要為針棒狀的Al元素氧化物,內(nèi)氮化物主要為AlN,出現(xiàn)在內(nèi)氧化物的下方。鎳基合金分別在900℃和950℃條件下75%Na_2SO_4+25%K_2SO_4混合硫酸鹽(wt%)腐蝕65h和30h。腐蝕動力學(xué)曲線在初期和后期發(fā)生明顯偏折,腐蝕后期合金失重速率變慢,說明鎳基合金在該條件下腐蝕機制發(fā)生了變化。鎳基合金在900℃和950℃條件下腐蝕生成物基本相似,主要為Al_2O_3和Ni的氧化物和硫化物。整個實驗過程中,鎳基合金的氧化和腐蝕同時進(jìn)行。合金的內(nèi)部也有內(nèi)氧化物Al_2O_3生成,同時,合金內(nèi)部也生成了點狀的內(nèi)硫化物,隨實驗溫度的升高尤為明顯,主要為富含Cr元素的內(nèi)硫化物。
【關(guān)鍵詞】：鎳基合金 高溫氧化 熱腐蝕 內(nèi)氧化 內(nèi)硫化
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.15
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 鎳基高溫合金及發(fā)展情況概述11-13
• 1.2 鎳基合金在武器領(lǐng)域的發(fā)展概況13-14
• 1.3 鎳基合金合金高溫氧化研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 鎳基合金合金高溫氧化動力學(xué)分析現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 鎳基合金元素對氧化的影響15-16
• 1.4 鎳基合金熱腐蝕研究16-18
• 1.4.1 硫化模型16-17
• 1.4.2 酸-堿熔融模型17-18
• 1.4.3 電化學(xué)模型18
• 1.5 本文研究內(nèi)容18-20
• 第2章 實驗材料及研究方法20-23
• 2.1 實驗合金及實驗設(shè)備20-21
• 2.1.1 實驗合金的制備20
• 2.1.2 實驗片狀試樣的制備20
• 2.1.3 實驗所用設(shè)備20-21
• 2.2 實驗內(nèi)容及方法21-22
• 2.2.1 恒溫氧化實驗21
• 2.2.2 熱腐蝕實驗21-22
• 2.3 實驗分析22-23
• 2.3.1 合金氧化膜和腐蝕物表面形貌觀察及成分分析22
• 2.3.2 物相分析22-23
• 第3章 鎳基合金的高溫氧化性能研究23-39
• 3.1 前言23-24
• 3.2 實驗結(jié)果24-35
• 3.2.1 氧化動力學(xué)曲線24-25
• 3.2.2 氧化物相（XRD）分析25-26
• 3.2.3 氧化膜形貌和成分分析26-31
• 3.2.4 氧化物膜橫截面形貌及成分分布31-35
• 3.3 討論35-39
• 3.3.1 合金外氧化物膜形成的理論分析35-37
• 3.3.2 合金內(nèi)氧化和內(nèi)氮化理論分析37-39
• 第4章 鎳基合金的熱腐蝕性能的研究39-52
• 4.1 實驗結(jié)果40-48
• 4.1.1 鎳基合金的熱腐蝕動力學(xué)曲線40-41
• 4.1.2 氧化產(chǎn)物相（XRD）分析41-42
• 4.1.3 腐蝕產(chǎn)物表面形貌的成分分析42-44
• 4.1.4 腐蝕產(chǎn)物和橫截面分析及成分分析44-48
• 4.2 實驗結(jié)果的分析與討論48-52
• 4.2.1 合金表面氧化和內(nèi)部的硫化現(xiàn)象分析49-51
• 4.2.2 合金熱腐蝕的酸堿熔融模型51-52
• 結(jié)論52-53
• 參考文獻(xiàn)53-56
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果56-57
• 致謝57-58

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本文編號：731797