粉末冶金Ni基合金高溫氧化性能及室溫力學(xué)性能研究.pdf

1、隨著社會的進(jìn)步，航空航天技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展，傳統(tǒng)的航空航天高溫材料已經(jīng)越來越無法勝任航天技術(shù)的要求，這就迫使材料研究者們研發(fā)能在更高使用工作溫度下，其性能更加穩(wěn)定，抗氧化性能更加優(yōu)越的材料，鎳基高溫合金在整個高溫合金領(lǐng)域都占有非常重要的地位，在航空航天高溫材料中目前還沒有其他材料能夠取代，所以開發(fā)高溫性能更穩(wěn)定的鎳基合金高溫材料非常迫切。鑒于此，本文系統(tǒng)研究了典型的形成Cr2O3或Al2O3氧化膜的合金材料的高溫氧化機(jī)理，及添加適量活性

2、元素對氧化行為的影響，并從最佳燒結(jié)工藝做出了一定的探討，以期為開發(fā)高性能高溫材料、進(jìn)一步理解活性元素作用機(jī)制提供一定的理論依據(jù)。
　　本文采用粉末冶金技術(shù)，制備出不同Al、Cr、Y2O3含量的鎳基合金，研究不同成分合金、不同燒結(jié)溫度的常溫力學(xué)性能以及高溫抗氧化性能，分析其作用機(jī)制，結(jié)果表明:
　　1.Ni-5Al-xY2O3（x=0～1，wt％）合金燒結(jié)后主要由Ni相組成，Ni-10Al-xY2O3（x=0～1，wt％）合金

3、主要由Ni3Al相為主，說明，在合金中增加Al含量，有助于Ni和Al的結(jié)合生成Ni3Al相。
　　2.1250℃燒結(jié)，隨著Y2O3含量的增加，Ni-5Al-xY2O3和Ni-10Al-xY2O3合金的硬度、抗彎強(qiáng)度降低，隨著Al含量的增加得到提高。Ni-5Al-xY2O3和Ni-10Al-xY2O3最大值硬度值分別為173.1HV和244.8HV，最小硬度值分別為101.2HV和198.5HV; Ni-10Al-1.0Y2O3的抗

4、彎強(qiáng)度比Ni-10Al降低了669MPa，比Ni-5Al-1.0Y2O3提高了503MPa。
　　3.Ni-5Al-xY2O3合金在1100℃氧化后，氧化膜主要分為兩層即外層NiO層，內(nèi)層為Al2O3、NiAl2O4或兩者的混合氧化膜。Ni-5Al-xY2O3合金高溫抗氧化性能隨著Y2O3含量的增加逐漸降低，Y2O3的添加會促進(jìn)NiO的生成，隨著含量的增加，NiO的生長速度加快，晶粒變大。
　　4.Ni-10Al合金外層氧化

5、膜為NiO，內(nèi)層氧化膜為形成Al2O3、NiAl2O4或兩者混合氧化膜。Ni-10Al-0.2Y2O3和Ni-10Al-1.0Y2O3合金外層氧化膜為Al2O3、NiAl2O4或兩者混合氧化膜，內(nèi)層氧化膜為Al2O3，Ni-10Al-0.6Y2O3合金只生成一層氧化膜。Y2O3的添加促進(jìn)Al2O3的選擇性氧化并優(yōu)先生長，增強(qiáng)氧化膜與基體的粘附性，提高合金的高溫抗氧化性能，最優(yōu)添加值為0.6wt.％。Ni-10Al-xY2O3合金高溫抗氧

6、化性能明顯優(yōu)于Ni-5Al-xY2O3。
　　5.隨著Cr含量的增加，Ni-10Al-0.6Y2O3-xCr（x=5～20，wt％）合金的孔洞減少，致密度增大，合金硬度和抗彎強(qiáng)度提高，一定范圍內(nèi)提高燒結(jié)溫度，合金的硬度和抗彎強(qiáng)度得到提升。20wt.％Cr在1270℃燒結(jié)后的合金性能最優(yōu)，其硬度值和抗彎強(qiáng)度分別為352HV和1605MPa。
　　6.Ni-10Al-0.6Y2O3-xCr合金中Cr含量的增加，對合金高溫抗氧化性