DA718合金热腐蚀、氧化行为及其对力学性能的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 娄学明 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2007-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 孙文儒 |
| 关键词 | 热腐蚀 DA718合金 磷 力学性能 晶界 |
| 其他题名 | Hot Corrosion and Oxidation Behaviors and Influence on Mechanical Properties of DA718 Alloy |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | DA718合金具有优异的综合力学性能和加工性能，是制造各类发动机涡轮盘等重要零件的关键材料，近年来，该合金在热腐蚀环境中的应用也愈加广泛，但有关其热腐蚀行为和机理的研究却很有限，开展相关研究具有重要的理论和现实意义；另外，微量元素磷对DA718等合金力学性能的有益作用已成为变形高温合金领域的研究热点之一，磷偏聚有可能显著影响合金的晶界热腐蚀行为。因此，研究磷对合金热腐蚀行为的影响不仅有助于揭示磷的晶界作用机理，而且可以为含磷合金在不同环境下的应用提供研究基础。为此，本文研究了DA718合金在服役温度附近的热腐蚀行为以及磷的作用，探讨了大气氧化和热腐蚀预处理对合金力学性能的影响。 研究了DA718合金在（75 wt.%Na2SO4+25 wt.%NaCl）混合盐中的650℃和680℃热腐蚀行为。通过综合分析确定，热腐蚀过程中，铬、铁、铝、钛、铌等元素被熔盐中的氧所氧化而仅有镍被硫化。650℃时生成的主要腐蚀产物为Cr2O3，FeCr2O4，NiO，TiO2，Al2O3和Ni3S2。680℃时除上述产物外，还有Fe2O3。两种温度条件下生成的腐蚀层均具有分层结构，外层为混合氧化物层，内层为镍-镍硫化物层。但在650℃下当腐蚀时间超过x小时后腐蚀层呈现氧化物层和硫化物层交替出现的循环分层结构。DA718合金的这种混合熔盐热腐蚀可以看作是氧化-硫化-碱性熔解交叉反复进行的过程：合金表面首先主要发生铬的选择性氧化，随后铁被氧化，形成氧化层而覆盖整个表面。熔盐渗透氧化层而与合金基体接触，使镍被硫化生成镍-镍硫化物共晶体，同时还会生成NiO和O2-，NiO遵循碱性熔融机制扩散至氧化层。在以上过程中，NaCl可以破坏氧化膜的保护性，并且氧化与硫化作用同时进行，彼此独立又互相促进。在650℃下，镍硫化物可以固体形态存在，氧化物层和硫化物层才可以呈周期性循环分布。而在680℃下，镍-镍硫化物共晶体因处于液态而渗入氧化物层，无法形成循环结构。磷不影响腐蚀产物的种类，但对硫的沿晶扩散具有明显的抑制作用。 DA718合金经650℃/300h大气氧化后，室温和高温拉伸性能没有明显变化，但650℃/700MPa持久性能和650℃/725MPa蠕变性能稍有降低。环境氧沿晶扩散对DA718合金蠕变的第一和第二阶段影响不大，但促进第三阶段裂纹的扩展。磷对环境氧的沿晶扩散具有抑制作用，但该作用不是其显著提高DA718合金持久和蠕变性能的主要原因。 DA718合金经650℃/100h混合熔盐热腐蚀预处理后，室温拉伸性能变化不大；650℃拉伸强度无明显改变，但拉伸塑性略有降低；650℃/700MPa持久性能明显下降。热腐蚀预处理中硫沿晶界侵入降低了过渡层前端的晶界强度，但由于入侵深度有限，对合金高温拉伸性能产生的影响较小。热腐蚀预处理因改变了合金表面的元素分布和微观结构特征而使持久裂纹优先在表面萌生。裂纹尖端与硫原子会发生交互作用产生动态脆化促进硫原子快速扩散进入尖端前的晶界而使其强度降低，提高裂纹扩展速率。DA718合金经热腐蚀预处理后再置于高温大气环境当中会发生硫化-氧化互相促进的现象，持久过程中产生的大量空位促进了元素的扩散，加快合金的硫化-氧化过程。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 81 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17085]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 娄学明. DA718合金热腐蚀、氧化行为及其对力学性能的影响[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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