鎳基合金K4169中的夾雜物分析及熱腐蝕行為研究.pdf

1、鎳基高溫合金K4169在650℃以下具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，廣泛應(yīng)用在航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)、核反應(yīng)堆以及石油化工領(lǐng)域。但是K4169合金在冶煉和使用的過(guò)程中存在一些問(wèn)題，在冶煉過(guò)程中不可避免的會(huì)混入各種夾雜物，降低了合金的力學(xué)性能。此外K4169合金在惡劣的腐蝕環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間工作，遭受熱腐蝕，加速材料的失效，也會(huì)影響合金的持久力學(xué)性能。本文以真空熔煉的K4169合金為研究對(duì)象，通過(guò)電解萃取結(jié)合原位分析的實(shí)驗(yàn)方法研究了K4169合金中夾雜

2、物的特征及形成機(jī)理。并研究了K4169合金在650℃下模擬煙氣環(huán)境(wt％：75%Na2SO4+25%NaCl)中的熱腐蝕行為，分析了熱腐蝕機(jī)理以及固溶時(shí)效處理對(duì)合金耐熱腐蝕性能的影響。
　　主要的研究結(jié)果總結(jié)如下。電解萃取出的K4169中的夾雜物按照成分分為三類：以硅鋁氧化物為主的夾雜物、氮碳化物夾雜和以鎳、鐵、鈮等復(fù)合金屬氧化物為主的夾雜。K4169中單相夾雜物主要有TiN、Al2O3、SiO2、TiO2、SiC、Al2O3?

3、MgO等，復(fù)合夾雜物主要有Al2O3-SiO2、Al2O3-SiO2-CaO、TiC-TiN、TiC-TiO2-TiN和Mo-Ni-Fe-O，Ni-Nb-O的復(fù)合金屬氧化物夾雜等。
　　硅鋁氧化物為主的夾雜物主要是通過(guò)冶煉原材料不純引入。單相夾雜物之間碰撞長(zhǎng)大，形成形狀不規(guī)則的大尺寸復(fù)合夾雜物；碳氮化物為主的復(fù)合夾雜有兩類，一類為自發(fā)形核的TiC-TiN和TiC-TiO2-TiN，另一類為以尖晶石MgO?Al2O3為核心的Ti N

4、夾雜，此類夾雜物呈尺寸數(shù)微米的多面體塊狀；鎳、鈮、鈦等復(fù)合金屬氧化物夾雜一般呈球狀或具有圓潤(rùn)的邊角，是在凝固后期的偏析液中氧化析出，最后凝固在縮孔邊緣枝晶間。
　　夾雜物在原始鑄造棒材上的分布：Ti N宏觀上分布無(wú)規(guī)律，在試樣多處可見(jiàn)，多數(shù)聚集成簇狀，分布在晶枝間的析出相周圍；SiC主要分布在棒材的邊緣區(qū)域；其余的各類氧化物多見(jiàn)于棒材心部，尤其集中在縮孔內(nèi)部邊緣及周圍。
　　鎳基合金K4169在模擬煙氣介質(zhì)（wt：75%Na

5、2SO4+25%NaCl）中，鑄態(tài)和固溶時(shí)效態(tài)合金的腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線均遵從拋物線規(guī)律，固溶——時(shí)效態(tài)試樣的腐蝕速率及腐蝕層厚度均低于鑄態(tài)試樣，固溶時(shí)效處理后K4169合金的耐熱腐蝕性能較鑄態(tài)有較大提高。
　　鑄態(tài)和固溶——時(shí)效態(tài)K4169合金的腐蝕結(jié)構(gòu)均分為兩層，內(nèi)腐蝕層致密，腐蝕較輕，主要腐蝕產(chǎn)物為Ni3S2。外腐蝕層形貌疏松，其中鑄態(tài)合金的外腐蝕層產(chǎn)物分三部分：最外側(cè)為Ni3S2薄層；中間為Fe3O4，NiO，NiFe2O4等氧