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镍基高温合金由于具有较高的高温强度、良好的韧性、优越的耐腐蚀和抗氧化能力,在化工、石油和核工业等领域得到了广泛地应用。在2011年启动的中国科学院战略性先导科技专项《未来先进核裂变能》中,已将Ni-Mo-Cr系合金选定为钍基熔盐堆的关键结构材料。GH3535合金为我国自主研制的专门用于钍基熔盐堆的一种镍基高温合金,其化学成分与Hastelloy N合金非常接近。现阶段GH3535合金仍处于研制起步阶段,其在高温环境中的抗氧化性能优劣,将直接影响熔盐反应堆的使用安全及运行寿命。本文选用GH3535合金为研究对象,开展了GH3535合金700-980℃温度范围的恒温氧化实验和650℃与700℃循环氧化实验。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、电子探针(EPMA)和同步辐射X射线荧光技术(XFR)等多种现代分析测试手段,研究了氧化温度、氧化时间和氧化方式对GH3535合金氧化膜的形貌特征、氧化层深度、氧化物/基体界面元素分布的影响,探讨了高温氧化过程,揭示了GH3535合金的高温氧化机理。实验结果表明,GH3535合金在700℃经过2000小时的恒温氧化后,增重结果为1.642mg/cm2,氧化动力学曲线遵循立方规律,属于完全抗氧化等级。870℃和980℃恒温氧化时,由于温度提高导致氧化膜出现开裂和剥落现象,增重明显,分别为0.73mg/cm2和2.00mg/cm2,由合金抗氧化等级评定,870℃属于完全抗氧化,而980℃则属于抗氧化等级。700℃恒温氧化2000h后GH3535合金的氧化膜厚度为4-6μm,且具有明显的分层结构,外层主要是Ni O和Ni Fe2O4等复合氧化物,内层则为Cr2O3、Mo O2和Ni Cr2O4等混合氧化物,无明显内氧化现象;870℃恒温氧化100h后氧化膜厚度为10μm左右,氧化膜连续程度变差;980℃氧化100h后外层氧化膜出现剥落,露出内层氧化膜,并伴有内氧化孔洞产生。温度进一步提高,Cr,Mo易形成挥发性物质而导致合金的抗氧化性能下降。在650℃和700℃,分别对GH3535合金进行了1000次循环氧化实验。实验过程中没有出现失重现象,合金表面也没有出现明显剥落或肉眼可观察到的孔洞。氧化动力学曲线仍基本遵循立方规律。650℃循环氧化后表面氧化颗粒细小且没有形成尖晶石结构的氧化膜,700℃循环氧化时表面已形成了具有尖晶石结构的致密氧化膜。以上结果表明GH3535合金在650℃和700℃具有良好的抗氧化性能,有望在钍基熔盐堆中长期使用。