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Cr、Al对低膨胀Thermo-Span高温合金（化学成分）热腐蚀行为的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-07-06
低膨胀Thermo-Span高温合金主要用做现代发动机的薄壁静子结构部件，可减小发动机的间隙，降低重量，提高燃油效力。
低膨胀Thermo-Span高温合金主要用做现代发动机的薄壁静子结构部件，可减小发动机的间隙，降低重量，提高燃油效力。发动机在高温（650℃）及燃气腐蚀条件下的服役过程中受工业污染、海洋气氛以及燃料燃烧时产生的硫酸盐、卤化物等的热腐蚀，导致过早失效。改进型Thermo-Span合金通过降Cr提Al，并添加微量的B，具有良好的综合力学性能和较高水平的抗高温氧化性能。Cr和Al都是提高合金抗高温氧化和热腐蚀性能的重要元素，但高Cr含量使合金的热膨胀系数增大，而适当提高Al含量对热膨胀系数的影响较小。研究人员通过降Cr提Al并添加微量B，探讨改进型Thermo-Span合金650℃的腐蚀行为。
用真空感应炉冶炼标准成分和改进型Thermo-Span合金，浇注成10kg合金锭。标准合金的成分（质量分数，%）：Ni24.5，Co29，Nb4.8，Ti0.85，Si0.45，Cr5.5，Al0.45，B0.004，Fe余量。改进型合金保持标准合金其他元素含量不变，Cr含量由5.5%降低到3.0%，Al含量由0.45增加到1.5%，并加入了0.5%B。
铸锭经1160℃×20h的均匀化处理后，采用相同的锻造工艺，控制相同的锻造条件，锻成截面为16×16mm的方料，并对锻棒进行标准热处理：1093℃×1h，空冷，720℃×8h，以55℃/h炉冷至620℃，620℃×8h，空冷。
将腐蚀试样打磨平整光亮，丙酮清洗吹干。在实验过程中样品表面涂约2～5 mg/cm2、质量分数为75%的Na2SO4+25%NaCl混合盐，在650℃将刚玉坩埚烧成恒重，将涂盐后的试样置于坩埚中，称量总质量。在箱式电阻炉中进行650℃腐蚀实验，每间隔10h取出，使用万分之一精度天平称量，试样称三次取平均值，绘制腐蚀增重曲线。用扫描电镜观察和分析试样表面与剖面的形貌和成分。试验结果表明：
（1）Thermo-Span合金降Cr提Al后在650℃热腐蚀增重小于标准合金的热腐蚀增重，在腐蚀初期（＜10h）改进型合金腐蚀增重缓慢，而标准合金增重较快；10h时改进型合金比标准合金腐蚀增重低一个数量级。10h以后，改进型合金的腐蚀增重开始增加，在70～100h时改进型合金热腐蚀增重率只有标准合金的一半。
（2）Thermo-Span合金在650℃腐蚀100h形成的腐蚀层，包括氧化外层、次外层和硫化物层三部分。外层富Fe、Co和O，形成Fe和Co的氧化物，还有少量的Cr的氧化物。标准合金形成较厚的内硫层，外层疏松。而改进型合金形成的硫化物靠近外层，数量明显减少，外层致密。
（3）合金腐蚀后次表层形成密集的Al的氧化物层，Cr、Al的联合作用抑制了合金硫化物层的形成，阻止了氧的向内扩散和合金元素向外扩散，降低了合金的腐蚀速率，提高了合金的抗热腐蚀性能。
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