鎳(nie)基(ji)合(he)金(jin)具有(you)良好的(de)組織穩定性(xing),耐氧化(hua)和(he)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng),可(ke)用于制備艦船及(ji)艦載飛機(ji)的(de)燃(ran)氣(qi)(qi)(qi)輪(lun)機(ji)熱端(duan)部件(jian)(jian)(jian),燃(ran)氣(qi)(qi)(qi)輪(lun)機(ji)工作(zuo)的(de)溫(wen)度(du)(du)高(gao)達600~1200℃。在(zai)海洋環境中(zhong)(zhong)飛濺的(de)海水和(he)空氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)存在(zai)大量(liang)的(de)鹽(yan)分,其(qi)中(zhong)(zhong)NaCl含量(liang)較高(gao),鎳(nie)基(ji)合(he)金(jin)在(zai)使(shi)用過程中(zhong)(zhong),NaCl與(yu)燃(ran)油或空氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)硫、碳、鉀(jia)和(he)鈉(na)等(deng)(deng)雜質相遇,熱端(duan)部件(jian)(jian)(jian)表面會沉(chen)積Na2SO4等(deng)(deng)沉(chen)積物(wu)(wu),這些沉(chen)積物(wu)(wu)在(zai)發(fa)動機(ji)工作(zuo)期間往(wang)(wang)往(wang)(wang)呈熔融狀態,故發(fa)動機(ji)熱端(duan)部件(jian)(jian)(jian)在(zai)服役(yi)期間可(ke)遭受高(gao)溫(wen)氧化(hua)和(he)熱腐(fu)(fu)蝕(shi)破壞。即使(shi)熱端(duan)部件(jian)(jian)(jian)表面溫(wen)度(du)(du)低于硫酸鹽(yan)熔點,鎳(nie)基(ji)合(he)金(jin)仍(reng)(reng)可(ke)發(fa)生熱腐(fu)(fu)蝕(shi)行為(wei)。在(zai)實(shi)際使(shi)用過程中(zhong)(zhong),雖然可(ke)在(zai)鎳(nie)基(ji)合(he)金(jin)表面施加高(gao)溫(wen)防(fang)護涂層(ceng),但鎳(nie)基(ji)合(he)金(jin)的(de)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)仍(reng)(reng)是(shi)其(qi)重(zhong)要的(de)考(kao)指標之(zhi)一(yi)。因(yin)此,有(you)必要考(kao)察鎳(nie)基(ji)合(he)金(jin)的(de)熱腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)。鎳(nie)基(ji)合(he)金(jin)的(de)熱腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)與(yu)合(he)金(jin)成分、腐(fu)(fu)蝕(shi)溫(wen)度(du)(du)、腐(fu)(fu)蝕(shi)時(shi)間和(he)腐(fu)(fu)蝕(shi)方式等(deng)(deng)因(yin)素有(you)關,尤其(qi)合(he)金(jin)成分是(shi)影(ying)響鎳(nie)基(ji)合(he)金(jin)熱腐(fu)(fu)蝕(shi)機(ji)制及(ji)腐(fu)(fu)蝕(shi)特征的(de)重(zhong)要因(yin)素。
研究(jiu)人(ren)員設計(ji)了一種鎳(nie)基合(he)金(jin)并(bing)考察其抗(kang)硫(liu)酸鹽熱腐(fu)蝕(shi)能力,并(bing)分析溫度對熱腐(fu)蝕(shi)機理(li)的影響,為鎳(nie)基合(he)金(jin)開發提供理(li)論依據。
將成分(質量分數,%)為:Cr8.75,Co9.75,Mo1.8,W10.25,Ti2.15,Al5.13,其余為Ni的(de)鎳基合金(jin)利(li)用(yong)線切割(ge)技術(shu),切割(ge)成10mm×10mm×3mm的(de)片狀樣品,并將切割(ge)的(de)所有樣品經1000號水磨砂紙機械研磨,然后用(yong)丙酮(tong)經超聲波(bo)清(qing)洗,并干燥備用(yong)。
用自(zi)制噴淋設備在預熱(re)(re)的(de)(de)樣品表面(mian)噴涂飽和75%Na2SO4+25%K2SO4混合(he)硫酸鹽水溶液,加熱(re)(re)至(zhi)200℃左右,在樣品表面(mian)形成3~4mg/cm2的(de)(de)混合(he)鹽膜。將(jiang)涂覆(fu)鹽膜的(de)(de)樣品置于預燒(shao)至(zhi)恒重(zhong)的(de)(de)瓷舟中(zhong),分別在850℃和950℃進(jin)行熱(re)(re)腐(fu)(fu)蝕(shi)試(shi)驗,腐(fu)(fu)蝕(shi)期(qi)間不更換新鹽。熱(re)(re)腐(fu)(fu)蝕(shi)試(shi)驗在自(zi)制的(de)(de)高溫爐中(zhong)進(jin)行(控溫精度(du)為(wei)±1℃),腐(fu)(fu)蝕(shi)一段(duan)時間后,緩(huan)慢的(de)(de)將(jiang)盛有樣品的(de)(de)瓷舟從(cong)加熱(re)(re)爐中(zhong)取出(chu),防(fang)止鹽膜腐(fu)(fu)蝕(shi)期(qi)間形成的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)產物脫落外(wai)溢。
采用增(zeng)重法進行(xing)(xing)熱腐(fu)蝕(shi)動力學曲線測定(ding)。之后(hou),采用SEM對樣(yang)(yang)品進行(xing)(xing)橫斷面的微觀形(xing)貌觀察,并對不同形(xing)態析(xi)出相進行(xing)(xing)SEM/EDS微區成分分析(xi),為防止(zhi)腐(fu)蝕(shi)后(hou)試(shi)樣(yang)(yang)在截面磨(mo)制(zhi)過(guo)程中表(biao)面腐(fu)蝕(shi)產(chan)物受損剝落,將(jiang)試(shi)樣(yang)(yang)表(biao)面進行(xing)(xing)鍍鎳(nie)處理。
(1)在混合鹽膜熱腐蝕期間,合金發生了氧化、硫化現象,且在合金內部形成了內氧化物區域和內硫化物區域,腐蝕層的厚度隨溫度提高而增厚,內硫化層隨溫度提高而加深;
(2)合金表面腐(fu)蝕產物層(ceng)(ceng)可分為(wei)3層(ceng)(ceng),外氧化(hua)層(ceng)(ceng)以Al2O3、Cr2O3和Cr2O4相為(wei)主,中間層(ceng)(ceng)為(wei)Al2O3相,內層(ceng)(ceng)為(wei)CrS和Ti2S硫(liu)化(hua)物層(ceng)(ceng)。
