镍基铸造高温合金M17L抗热腐蚀性能的改善

论文摘要

M17L合金是一种新型低密度导向叶片材料,为了能使其在海洋气氛下及地面上应用,适应较为苛刻的工作环境,本课题开展了改善M17L合金抗热腐蚀性能的研究。本文采用金相（OM）分析,X射线衍射分析（XRD）,扫描电子显微镜（SEM）分析及化学分析研究了改型M17L合金的熔盐热腐蚀行为和持久性能,低C改型M17L合金G1、G2的涂盐热腐蚀及热疲劳行为,为改型M17L合金的后续研究工作及应用提供了实验基础与理论依据。研究表明,G7合金具有较高的Cr含量且晶粒细小,使得表面易形成保护性的氧化膜,提高了合金的抗热腐蚀性能;G6合金中C含量较高,造成MC碳化物的优先腐蚀;所有改型M17L合金在900℃,75%Na2SO4+25%NaCl混合盐熔盐热腐蚀条件下,抗热腐蚀性能并不同:G7合金最优,G1、G2合金良好,G3、G4合金处于中等抗热腐蚀水平,06-M17L合金较差。合金的热腐蚀遵循氧化膜酸碱熔融机制。低C改型合金G1、G2在900℃,75%Na2SO4+25%NaCl混合盐涂盐热腐蚀条件下,G2合金的抗热腐蚀性能优于G1合金,接近DZ38G合金;G2合金由于Nb代替部分W延长了酸性熔融发生的孕育期,推迟NiO形成,形成的Cr2O3和Al2O3表面氧化层更具有保护性,提高了合金抗热腐蚀性能。在1100℃冷热循环下,G1、G2合金的热疲劳性能低于M17L合金归因于晶粒尺寸大及晶界强化相和析出相较少;热疲劳裂纹均沿晶界扩展;晶界的高温氧化对裂纹扩展起了一定作用。改型合金06-M17L、G3、G4、G1、G2、G7持久性能都满足了M17L合金的要求。高Cr的G7合金的持久强度与M17L合金相当,断裂方式为沿晶断裂。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 铸造镍基高温合金概述
• 1.3 高温合金中主要合金元素的作用
• 1.4 高温合金的热腐蚀
• 1.4.1 热腐蚀机制
• 1.4.2 合金元素对热腐蚀的影响
• 1.4.3 抗热腐蚀性能的测试方法
• 1.4.4 降低热腐蚀的主要措施
• 1.5 本课题研究意义与内容
• 第2章 改型合金的熔盐热腐蚀行为
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料与方法
• 2.2.1 实验合金介绍
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 实验结果
• 2.3.1 熔盐腐蚀动力学
• 2.3.2 X-射线衍射相分析
• 2.3.3 腐蚀产物剖面形貌
• 2.3.4 腐蚀产物剖面面元素分布图
• 2.4 讨论
• 2SO₄ 的稳定性和NaCl 的作用'>2.4.1 Na₂SO₄ 的稳定性和NaCl 的作用
• 2.4.2 氧化膜的酸性溶解
• 2.4.3 氧化膜的碱性溶解
• 2.4.4 G7 和G6 合金抗热腐蚀性能比较
• 2.4.5 G2 和G6 合金抗热腐蚀性能比较
• 2.5 本章小结
• 第3章 改型合金G1、G2 的涂盐热腐蚀行为
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料和方法
• 3.3 实验结果
• 3.3.1 腐蚀动力学
• 3.3.2 X-射线衍射分析
• 3.3.3 剖面形貌及元素面分布图
• 3.4 讨论
• 3.5 本章小结
• 第4章 改型合金G1、G2 的热疲劳行为
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料与方法
• 4.3 实验结果与分析
• 4.3.1 热疲劳裂纹扩展动力学
• 4.3.2 热疲劳裂纹形貌
• 4.4 讨论
• 4.4.1 改型合金与 M17L 晶界差异的影响
• 4.4.2 碳化物对热疲劳性能的影响
• 4.4.3 高温氧化对热疲劳性能的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 改型合金的持久性能
• 5.1 引言
• 5.2 实验材料与方法
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.3.1 改型合金的持久寿命数据
• 5.3.2 G7 合金的断口形貌
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 详细摘要