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材料研究学报  2014, Vol. 28 Issue (8): 627-632    DOI: 10.11901/1005.3093.2013.883
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Cr、Al对低膨胀Thermo-Span高温合金热腐蚀行为的影响*
孙雅茹(),赵帅,张代乐,赫卿
沈阳工业大学 沈阳 110870
Effect of Cr and Al on Hot Corrosion Behavior of Low Thermal Expansion Thermo-span Superalloy at 650℃
Yaru SUN(),Suai ZHAO,Daile ZHANG,Qing HE
Shenyang University of Technology, Shenyang 110870
引用本文:

孙雅茹,赵帅,张代乐,赫卿. Cr、Al对低膨胀Thermo-Span高温合金热腐蚀行为的影响*[J]. 材料研究学报, 2014, 28(8): 627-632.
Yaru SUN, Suai ZHAO, Daile ZHANG, Qing HE. Effect of Cr and Al on Hot Corrosion Behavior of Low Thermal Expansion Thermo-span Superalloy at 650℃[J]. Chinese Journal of Materials Research, 2014, 28(8): 627-632.

全文: PDF(7689 KB)   HTML
摘要: 

采用扫描电镜(SME)观测和能谱分析(EDAX)方法研究了改型低膨胀Thermo-Span合金650℃的腐蚀行为, 并与标准合金进行了对比。结果表明, 合金表面腐蚀产物主要为氧化物和硫化物。合金热腐蚀膜由三层组成, 外层主要由Fe、Co和Cr的氧化物组成, 改型合金表层还有少量Al和Co的氧化物; 次表层为Al、Cr、Ni等元素组成的氧化物; 硫化物主要为Ni、Co的硫化物, 标准合金硫化物层较厚, 而改型合金的硫化物层较薄。改型合金中致密的Al氧化物富积在次表层中, 阻止了合金元素的向外扩散和O、S元素的向内扩散, 降低了合金的腐蚀速率, 提高了合金的耐腐蚀性能。

关键词 材料失效与保护热腐蚀Thermo-Span高温合金腐蚀速率腐蚀层    
Abstract

The hot corrosion behavior of modified and conventional Thermo-Span alloys in 75%Na2SO4+25%NaCl molten salt at 650℃ for 100h was investigated by means of thermogravimetry (TG) and scanning electron microscopy equipped with energy dispersive X-ray Spectrum (EDS). The results show that the corrosion product consisted of oxides and sulfides exhibits a three layered structure: the external layer consists of Fe、Co and Cr oxides, in addition, Al and Co oxides also exist in this layer of the modified alloy; the intermediate layer is mixed oxides composed of Al、Cr and Ni and sulfides formed in the inner layer consisted of Ni and Co, the inner sulfidation layer in standard alloy is thicker than that in the modified alloy. For the modified alloy with higher Al addition, an aluminum rich oxide scale can form at the interface oxide scale/substrate , which can block the outwards diffusion of Fe and Co, and the inwards diffusion of O and S elements hence enhanced the hot corrosion resistance of the modified Thermo-Span alloy .

Key wordsmaterials failure and protection    hot corrosion    thermo-span superalloy    corrosion rate    corrosion layer
收稿日期: 2013-11-22     
基金资助:* 辽宁省教育厅2008502资助项目。
图1  标准合金和改型合金在650℃的热腐蚀动力学曲线
图2  标准合金和改型合金在650℃氧化质量增量的平方与时间关系
图3  标准Thermo-Span合金在650℃热腐蚀100 h后的氧化物层的形貌和能谱
图4  改型Thermo-Span合金在650℃热腐蚀100 h后的表面形貌和能谱
图5  标准合金在650℃腐蚀100 h后的腐蚀产物剖面形貌及元素分布
图6  改型Thermo-Span合金在650℃腐蚀100 h后的腐蚀产物剖面形貌及元素分布
图7  标准合金腐蚀后硫化物层形貌与能谱
1 HAN Guangwei,DENG Bo, YANG Yunjun, Comparison and research on corrosion resistance behavior of various low thermal expansion superalloys under simulated marine environment, Journal of Iron and Steel Research, 23(2), 21(2011)
1 (韩光炜, 邓 波, 杨玉军, 海洋环境下不同低膨胀高温合金腐蚀抗力的比较研究, 钢铁研究学报, 23(2), 21(2011))
2 HU Yisong,YU Lianxu, YANG Lianzhong, Long-term thermal stability of Thermo-Span alloy at 650 ℃, Transactions of Materials and Heat Treatment, 34(8), 55(2013)
2 (胡轶嵩, 于连旭, 杨连忠, Thermo-Span 合金在650℃长期时效稳定性, 材料热处理学报, 34(8), 55(2013))
3 DENG Bo,HAN Guangwei, FENG Di, Development of low thermal expansion superalloys and their application in aerospace, Journal of Aeronautical Materials, 23(S), 244(2003)
3 (邓 波, 韩光炜, 冯 涤, 低膨胀高温合金的发展及在航空航天业的应用, 航空材料学报, 23(S), 244(2003))
4 Hedk K A,Smith D F, Smith J S, The physical metallurgy of a silicon-containg low expansion superalloy , In: S. Reichman, eds. Superalloys 1988, TMS, Warrandele, PA. 151(1988)
5 Wanner E A,Daniel D A, Development of a new controlled Thermal Expansion superalloy with improved oxidation resistance. In: Antolovich S D, Stusrud R W, MacKay R A, eds, Superalloys 1992, TMS-AIME, 237(1992)
6 LI Yun,GUO Jianting, YUAN Chao, Hot corrosion of nickel-base cast superalloy K35 at 800℃, Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection, 25(4), 250(2005)
6 (李 云, 郭建亭, 袁超, 镍基铸造高温合金K35 的热腐蚀行为, 中国腐蚀与防护学报, 25(4), 250(2005))
7 Meier G.H,A review of advances in high-temperature corrosion, Materials Science and Engineering: A, 120-121(1), 1(1989)
8 SUN Yaru,YU Lianxu, SUN Wenru, Effect of cooling rate on microstructure and stress rupture life of Thermo-Span superalloy, Transactions of Materials and Heat Treatment, 3(3), 39(2010)
8 (孙雅茹, 于连旭, 孙文儒, 冷却速度对Thermo-Span合金组织和持久性能的影响, 材料热处理学报, 3(3), 39(2010))
9 Gurrappa I. Hot corrosion behavior of CM247LC alloy in Na2SO4 NaCl environments, Oxidation Metals, 51(5/6), 353(1999)
10 Guo M H,Wang Q M, Gong J, Oxidation and hot corrosion behavior of gradient NiCoCrAlYSiB coatings deposited by a combination of arc ion plating and magnetron sputtering techniques, Corrosion Science, 48, 2750(2006)
11 ZHANG Yunshu,Fluxing mechanism of hot corrosion and its limitation, Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection, 12(1), 1(1992)
11 (张允书, 热腐蚀的盐溶机理及其局限性, 中国腐蚀与防护学报, 12(1), 1(1992))
12 LI Meishuan, High Temperature Corrosion of Metal (Beijing, Metallurgical Industry Press, 2001)p.147
12 (147)
13 LI Yun,GUO Jianting, YUAN Chao, YANG Hongcai, XU Ning, SHEN Zhiming, Hot corrosion of Nickel-base cast superalloy K35 at 800℃, Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection, 25(4), 250(2005)
13 (李 云, 郭建亭, 袁 超, 杨洪才, 徐 宁, 申志明, 铸造镍基高温合金K35的热腐蚀行为, 中国腐蚀与防护学报, 25(4), 250(2005))
[1] 高巍, 刘江南, 魏敬鹏, 要玉宏, 杨巍. TC4钛合金表面氧化亚铜掺杂微弧氧化层的结构和性能[J]. 材料研究学报, 2022, 36(6): 409-415.
[2] 杨留洋, 谭卓伟, 李同跃, 张大磊, 邢少华, 鞠虹. 利用WBEEIS测试技术对管道缺陷区动态冲刷腐蚀行为的研究[J]. 材料研究学报, 2022, 36(5): 381-391.
[3] 陈铮, 杨芳, 王成, 杜瑶, 卢壹梁, 朱圣龙, 王福会. 惰性无机填料比例和颗粒尺寸对纳米Al/Al2O3 改性有机硅涂料抗高温氧化行为的影响[J]. 材料研究学报, 2022, 36(4): 271-277.
[4] 李玉峰, 张念飞, 刘丽爽, 赵甜甜, 高文博, 高晓辉. 含磷石墨烯的制备及复合涂层的耐蚀性能[J]. 材料研究学报, 2022, 36(12): 933-944.
[5] 陈艺文, 王成, 娄霞, 李定骏, 周科, 陈明辉, 王群昌, 朱圣龙, 王福会. 无机复合涂层对CB2铁素体耐热钢在650℃水蒸气中的防护[J]. 材料研究学报, 2021, 35(9): 675-681.
[6] 唐荣茂, 刘光明, 刘永强, 师超, 张帮彦, 田继红, 甘鸿禹. 用电化学噪声技术研究Q235钢在含氯盐模拟混凝土孔隙液中的腐蚀行为[J]. 材料研究学报, 2021, 35(7): 526-534.
[7] 张大磊, 魏恩泽, 荆赫, 杨留洋, 豆肖辉, 李同跃. 超级铁素体不锈钢表面超疏水结构的制备及其耐腐蚀性能[J]. 材料研究学报, 2021, 35(1): 7-16.
[8] 王冠一, 车欣, 张浩宇, 陈立佳. Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金板材的低周疲劳行为[J]. 材料研究学报, 2020, 34(9): 697-704.
[9] 黄安然, 张伟, 王学林, 尚成嘉, 范佳杰. 铁素体不锈钢在高温尿素环境中的腐蚀行为研究[J]. 材料研究学报, 2020, 34(9): 712-720.
[10] 公维炜, 杨丙坤, 陈云, 郝文魁, 王晓芳, 陈浩. 扫描电化学显微镜原位观察碳钢涂层缺陷处的交流腐蚀行为[J]. 材料研究学报, 2020, 34(7): 545-553.
[11] 郭铁明, 徐秀杰, 张延文, 宋志涛, 董志林, 金玉花. Q345q桥梁钢和Q345qNH耐候钢在模拟工业大气+除冰盐混合介质中的腐蚀行为[J]. 材料研究学报, 2020, 34(6): 434-442.
[12] 朱金阳, 谭成通, 暴飞虎, 许立宁. 一种新型含AlCr合金钢在模拟油田采出液环境下的CO2腐蚀行为[J]. 材料研究学报, 2020, 34(6): 443-451.
[13] 梁新磊, 刘茜, 王刚, 王震宇, 韩恩厚, 王帅, 易祖耀, 李娜. 氧化石墨烯改性环氧隔热涂层的耐蚀和隔热性能研究[J]. 材料研究学报, 2020, 34(5): 345-352.
[14] 王志虎,张菊梅,白力静,张国君. 水热处理对AZ31镁合金微弧氧化陶瓷层组织结构及耐蚀性的影响[J]. 材料研究学报, 2020, 34(3): 183-190.
[15] 段体岗, 黄国胜, 马力, 彭文山, 张伟, 许立坤, 林志峰, 何华, 毕铁满. Q235/Ni-Co基自修复涂层的制备和耐蚀性能[J]. 材料研究学报, 2020, 34(10): 777-783.