Ni-、Ti-、Fe-Al基金属间化合物及FeCr合金的热腐蚀行为研究
根据新型高温结构材料-金属间化合物的发展需要,采用电化学等测试技术研究了NI-、TI-和FE-AL基金属间化合物的热腐蚀行为,同时也探讨了铝化物,溅射等防护涂层对其耐热腐蚀性能的影响;发展与完善了熔盐热腐蚀的电化学阻抗谱研究技术,解决了熔盐热腐蚀过程中的阻抗谱测量,模型建立及图谱解析等方面的难题. 1.研究了NI〓AL、NI〓AL-FE及NIAL等金属间化合物于750-850℃熔融25%NACL-75%(NA,K)〓SO〓中的腐蚀行为.在此熔盐中,这三种材料均遭受了快速热腐蚀,但各自腐蚀过程却不尽相同.NI〓AL和NI〓AL-FE合金表面不能形成AL〓O〓保护膜,而NIAL合金经短时间腐蚀时,在其表面能形成AL〓O〓保护膜,但随后它的局部开裂及溶解会使基体元素NI参与反应,导致合金发生全面快速热腐蚀.硫化-氧化及氧化膜的溶解是这三种材料腐蚀的主导过程.溅射COCRALY涂层能明显提高NI〓AL-FE的耐蚀性能. 表面涂NA〓SO〓盐膜的NI〓AL-FE合金在空气中温度低于NA〓SO〓熔点的条件下同样会遭受快速热腐蚀.热腐蚀的发生归因于形成了NA〓O-NA〓SO〓低熔点共晶熔盐.MO对合金腐蚀也起着加速作用. 研究了在高温且表面涂NA〓SO〓盐膜的情况下合金元素FE对NIAL合金和铝化物涂层对NIAL-FE合金的热腐蚀性能的影响.NIAL合金表面能形成AL〓O〓膜,具有一定的耐蚀性能.FE则使其耐热腐蚀性能明显变差.扩散型铝化物涂层能显著提高NIAL-FE合金的耐蚀性能,且其耐蚀性能优于NIAL合金,这归因于涂层有较高的AL含量,且氧化膜的抗剥落性能略优. 2.FEAL、FEALZR及FEALB合金在上述熔盐体系中同样发生了热腐蚀.FEAL合金在腐蚀过程中形成AL〓O〓保护膜,但这层氧化膜频繁开裂,最终导致AL〓O〓膜难以修复.特别值得注意的是首次观察到沿合金晶界发生快速内硫化-内氧化,使材料易发生沿晶脆断.ZR能在一定程度上抑制AL〓O〓膜的开裂及沿晶内硫化-内氧化.而对FEALB合金,则没有观察到AL〓O〓膜的开裂与沿晶的内硫化-内氧化.显然,B有促进完整氧化铝膜快速生成的作用. 3.TI〓AL金属间化合物熔融盐热腐蚀时,合金表面形成了一外层为TIO〓,中间层为富AL的AL〓O〓+TIO〓,内层为富NB的NB〓O〓+AL〓O〓+TIO〓的三层腐蚀层结构.扩散型铝化物涂层能明显提高TI〓AL合金的耐蚀性能,但贯穿涂层存在许多微裂纹. 从合金化元素及防护涂层这两个方面探讨了改善TI〓AL基金属间化合物的耐高温(NA,K]〓SO〓盐膜热腐蚀性能的措施.11AT%NB能明显提高TI〓AL的耐蚀性能,但尚不达到仅形成AL〓O〓保护膜的程度.在此基础上加入3AT.%和5AT.%SI能使合金的耐蚀性能得到进一步提高,但也不能使合金表面形成单一的AL〓O〓保护膜.相反,加入3AT.%V和1AT.%MO则使合金的耐蚀性能急剧变差. TIAL合金同样也遭受高温热腐蚀,但其耐蚀性能优于TI〓AL基金属间化合物. 4.采用电化学阻抗谱测试技术研究了FECR合金,NI〓AL基合金及溅射COCRALY涂层于700℃熔融(NA,K,LI]〓SO〓中的腐蚀行为,建立了电化学阻抗模型并对阻抗谱进行了数据解析.FE5CR合金表面不能形成致密的保护膜,其腐蚀过程的电化学阻抗谱呈扩散控制的特征,当合金的CR含量增加到20、30WT%时,其耐蚀性能有明显提高,且阻抗谱也有显著变化,即短时间腐蚀后,阻抗谱仍呈扩散控制的特征,但当合金表面形成了稳定的保护膜时,其腐蚀过程则不受扩散过程控制;NI〓AL、NI〓AL-FE合金也呈明显的腐蚀反应受扩散过程控制的特征.溅射COCRALY涂层能大大提高NI〓AL基合金的耐蚀性能,但其阻抗谱呈现双容抗,这可表征由于贯穿涂层存在一些微观缺陷,发生了沿涂层缺陷的局部腐蚀.
- 作者：
- 曾潮流
- 学位授予单位：
- 中国科学院金属腐蚀与防护研究所
- 专业名称：
- 腐蚀与防护
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 1994年
- 导师姓名：
- 吴维〓
- 关键词：
- 高温结构材料；金属间化合物；热腐蚀；金属腐蚀
-