【摘 要】
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GH4720Li合金是一种难变形镍基高温合金,用于制备先进航空发动机的涡轮盘和叶片。在海洋环境中服役时,在高温、盐雾、燃油中的硫杂质及循环载荷的耦合作用下面临低温热腐蚀的威胁。本文研究了航空发动机用GH4720Li合金在低温熔盐热腐蚀环境下的失效规律及显微组织对其腐蚀行为的影响。阐明了GH4720Li合金在腐蚀过程中随时间演变的热腐蚀失效机理;揭示了晶粒尺寸、γ’相的形貌和分布及晶界状态对GH47
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GH4720Li合金是一种难变形镍基高温合金,用于制备先进航空发动机的涡轮盘和叶片。在海洋环境中服役时,在高温、盐雾、燃油中的硫杂质及循环载荷的耦合作用下面临低温热腐蚀的威胁。本文研究了航空发动机用GH4720Li合金在低温熔盐热腐蚀环境下的失效规律及显微组织对其腐蚀行为的影响。阐明了GH4720Li合金在腐蚀过程中随时间演变的热腐蚀失效机理;揭示了晶粒尺寸、γ’相的形貌和分布及晶界状态对GH4720Li合金热腐蚀的影响机制。具体研究内容如下:GH4720Li合金低温热腐蚀的失效规律研究。在700℃坩埚熔盐试验中,GH4720Li合金的腐蚀动力学曲线呈抛物线递增趋势,腐蚀分为钝化膜形成、钝化膜破裂、加速氧化和加速硫蚀四个阶段,整个过程遵循硫化-氧化模型。在钝化膜形成阶段,致密的Cr2O3起主要保护作用,近表面析出相分解并向表面扩散形成的Ti O2和Al2O3起辅助保护作用;在钝化膜破裂阶段,Na2SO4和Na Cl破坏了钝化膜,并出现了氧化层-硫化层-基体的分层结构;在加速氧化阶段,表面的Na2SO4接触硫化层,致硫化层厚度减少,氧化层厚度增加;在加速硫蚀阶段,硫化层消失,熔盐与基体接触并导致硫沿晶界向基体内扩散,扩展速率受γ’相的形貌、分布和晶界状态影响。GH4720Li合金显微组织与腐蚀行为的关联性研究。研究结果表明GH4720Li合金的耐蚀性随晶粒尺寸的增大而提高,腐蚀现象由选相腐蚀向均匀腐蚀转变。细晶中,腐蚀速率受晶界、γ’相的形貌和分布的影响;随晶粒尺寸增大,γ’相数量减少和晶界腐蚀敏感性降低,GH4720Li合金的腐蚀速率降低,耐蚀性增强。热腐蚀在GH4720Li合金试棒表面形成腐蚀坑,导致材料的疲劳寿命衰减。晶粒尺寸改变对GH4720Li合金腐蚀坑的形成没有影响,因此该合金的疲劳寿命没有改善。
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