Cr/Si掺杂NiAlDy合金抗高温氧化与燃气热腐蚀行为研究

bb20920d

题目：


雅宝题库答案：

****此区域为收费内容****    需支付 1 知识币后可查看，1币=0.01元查看答案

雅宝题库解析：
金属间化合物NiAl因具有熔点高、密度低、抗氧化性能优异等诸多优点，成为非常有潜力的高温抗氧化涂层及热障涂层粘结层候选材料。NiAl合金优异的抗氧化性能归功于表面形成的一层连续的、低生长速率的保护性Al2O3膜。然而，NiAl合金氧化膜的粘附性及抗热腐蚀性能较差，在循环氧化环境中极易剥落。相关研究表明，在高温氧化过程中氧化膜易发生褶皱，同时合金中的有害元素S会在氧化膜/合金基体的界面处偏聚，促进界面孔洞的形成，最终导致氧化膜的剥落。本课题组前期工作表明，向NiAl合金中添加微量Dy可以有效提高其抗循环氧化性能。本文以此为基础，对Cr、Si掺杂的NiAlDy合金的等温氧化行为与热腐蚀行为开展了研究。本文采用真空电弧熔炼方法制备了NiAl-0.1Dy、NiAl-1Cr-0.1Dy、NiAl-3Si-1Cr-0.1Dy和NiAl-5Si-1Cr-0.1Dy四种合金。1200℃静态氧化实验结果表明，NiAlDy合金中添加Cr促进了θ-Al2O3向α-Al2O3的转变，这也是NiAl-1Cr-0.1Dy合金氧化速率相对较低的原因之一。Cr和Si共掺杂提高了NiAlDy合金的抗高温氧化性能，合金的氧化速率降低，氧化膜的抗剥落能力得到提高。Si在一定程度上抑制了活性元素Dy的选择性氧化，Cr或Cr与Si共掺杂削弱了Dy对氧化膜微观形貌的影响，导致脊状结构氧化膜的形成。对比四种合金的静态氧化动力学曲线可知，NiAl-3Si-1Cr-0.1Dy合金的抗氧化性能最好，经过100h氧化，增重仅为0.6 mg/cm2。采用模拟燃气涡轮发动机工作环境的方法研究了四种合金在950℃下的燃气热腐蚀行为。实验中将稀释的海水和S含量为0.2 wt.%的航空煤油同时喷入炉膛中，经过125小时热腐蚀，NiAl-0.1Dy合金的表面产生了大量的含Na，Mg，Ca的类尖晶石相，添加元素Cr则有效抑制了类尖晶石相的产生。然而，Cr的引入导致了氧化膜的过早剥落，Cr和Si共掺杂的合金则显示了良好的抗热腐蚀性能。Cr和Si共掺杂不仅降低了NiAlDy合金的氧化速率，而且有效抑制了类尖晶石相的形成。Cr和Si在晶界处的偏析和氧化可以有效阻止Cl-沿着晶界向合金内部渗透，从而减少了类尖晶石相的产生。