【摘 要】
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Co-Ni基高温合金由于比传统Co基高温合金拥有更加优异的高温力学性能而迅速成为研究热点。自发现该材料以来,学者一直试图向其添加不同合金元素,以期保持高温力学性能的同时提高其高温抗氧化性能。Ti组元的添加有利于提高γ′相的稳定性,进而提高Co-Ni基高温合金的力学性能。同时,一定含量Cr组元的添加有利于提高传统Co基高温合金的高温抗氧化性能。但关于Ti和Cr分别对这种γ′-Co3(Al,W)强化的
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Co-Ni基高温合金由于比传统Co基高温合金拥有更加优异的高温力学性能而迅速成为研究热点。自发现该材料以来,学者一直试图向其添加不同合金元素,以期保持高温力学性能的同时提高其高温抗氧化性能。Ti组元的添加有利于提高γ′相的稳定性,进而提高Co-Ni基高温合金的力学性能。同时,一定含量Cr组元的添加有利于提高传统Co基高温合金的高温抗氧化性能。但关于Ti和Cr分别对这种γ′-Co3(Al,W)强化的Co-Ni基高温合金高温氧化行为的影响却尚未出现较多的探讨。因此,本实验制备了三种含有不同Ti、Cr含量的试样(名义成分分别为Co-30Ni-9Al-6W-6Cr-2Ti、Co-30Ni-9Al-6W-6Cr-3Ti和Co-30Ni-9Al-6W-10Cr-2Ti,下文中分别称为对比合金、多Ti合金和多Cr合金),研究Ti和Cr组元分别对Co-Ni基高温合金高温氧化行为的影响,得到的主要结论如下:(1)Ti组元的添加可以提高材料的高温抗氧化性能。900°C氧化100 h后,多Ti合金的氧化增重几乎为对比合金氧化增重的一半,明显小于对比合金。(2)多Ti合金的氧化增重曲线在氧化48 h前后被分为两个不同的阶段,氧化48 h后材料的氧化增重速率明显小于氧化48 h前的氧化增重速率。氧化增重曲线的明显变化表明了其氧化层生长机制的不同,氧化48 h后氧化内层中连续分布的TiO2是多Ti合金氧化增重曲线变化的主要原因。(3)对比合金在氧化过程中的氧化增重符合抛物线规律并呈不断增加的趋势。基体中W的连续氧化是材料氧化增重的主要原因。(4)多Cr合金在氧化48 h前,形成的致密氧化内层使材料的氧化增重明显小于对比合金,而氧化48 h后,多Cr合金的氧化增重却迅速增加。(5)氧化过程中由于合金中Cr的不断扩散,形成贫Cr区与富Cr区,两个区域形成的不同氧化物之间产生应力集中进而形成裂纹。氧气进入裂纹与材料基体反应,使得材料的氧化速率明显增加,不利于其高温抗氧化性能。
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