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高温合金用于航空发动机、火箭发动机、船舶和飞机工业燃气轮机的关键材料,其研究和生产现状是一个国家金属材料发展水平的标志之一。明白;理解高温合金氧化的原理及其实际操作对设计的成功有很大的影响。高温合金的使用具有很高的实用价值。钴基高度温合金gh由20%的铬和15%的钨(质量百分比)制成编号)固溶强化钴基合金,介质温度低于℃并且在℃以下具有优异的抗氧化性.性能,同时具有满意的成型、焊接等工艺性能。基础针对某特钢公司生产的钴基高温合金GH在固溶处理中,表面氧化往往会造成工作延迟。甚至造成了产品报废等问题,所以进行了氧化机理。该研究可为制定该合金的生产工艺提供参考。
材料和样品的准备试验材料是钻基高温合金GH。混凝土化学如成分表1所示。生产工艺是:真空感应炉熔炼冶炼+电渣重熔-锻造开坯-热轧开坯_+冷轧1.5双源距脉冲中子成品盘子。将合金坯料切割成1。5块。毫米×10nl/nx20毫米样品,用金相砂纸打磨至号,使用酒精和乙醚将样品表面的油污清洗干净,晾干备用。
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检测方法根据GB/t-91和HB-。规定本试验在SX-4-10箱式电阻炉中进行(控温精度为10℃).首先用精度为0的电子秤称一下。g,并使用卡尺精确地测量样品的尺寸,并将样品放置在预烧制的容器中,在坩埚里。出炉时迅速盖上盖子,防止氧化物崩落。测试温度:摄氏度、摄氏度、摄氏度、摄氏度、摄氏度氧化时间(1小时,3小时,5小时,10小时,25小时50小时75分钟h,h),取出坩埚,冷却至室温称重,取三个样本的平均值。试验温度为0℃~℃样品,在每个温度下连续h后,测量氧化前后的重量的变化,得到氧化率。通过比较氧化前的样品质量变化后,可以得到单位面积的重量增加,从而得到等温氧化动力学曲线。最后,使用光学显微镜,氧化物截面形貌和表面能谱的扫描电镜分析其形态和组成;用XRD衍射技术研究合金的氧化分析了产品的相组成。在d/max-rax射线中用衍射光谱仪测定了其衍射光谱,并对其抗氧化性能进行了综合分析。
金的等温氧化动力学在不同温度下对钴基高温合金gh进行氧化处理。小时的氧化增重曲线如图1所示。
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可以看出,合金的氧化增重随着温度的升高而增加。增加,这是由于温度的升高,增加了离子的扩散速率快,离子之间的氧化反应也加快,同时保护氧气膜开始被破坏,比如合金成分中W和O的反应形式。挥发性钨化合物;或形成cr20,在高温下继续与氧气反应,变成Cr20,再变成Cr20,会以cro的形式挥发,从而破坏氧化膜的完整性合金在70℃-℃初期的氧化动力学近似为线性,表明合金的氧化重量非常高快,但氧化一定时间后,氧化增重缓慢,趋于平缓。稳住。特别是合金在℃时,氧化增重基本不保持。变化,说明合金在这个温度下基本不受氧化影响。合金晶界和表面缺陷是氧化产物成核的地方,所以氧化开始时,速率很快,说明合金的氧化重量接近。像一条直线;然而,一段时间后,合金变得完全致密。氧化膜,可以减缓或阻止合金的进一步氧化,以便氧化速度开始变慢,氧化膜由形成阶段向生长阶段转变。部分,表明合金的氧化增重是平缓的或不变的。每个都是合金温度的氧化动力学曲线呈抛物线趋势。
金氧化产物的相组成分析GH合金分别在℃、0℃和℃下氧化℃h的x射线衍射结果示于表1和图2中。
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从以上实验结果可以看出,合金的氧化产物主要是Cr,其次是c03w和crmn20。。在等温氧化过程中起初,首席运营官和Cr20同时在合金表面形成,并发生两种氧化。在氧化的初始阶段,在合金的外层上形成单一的首席运营官涂层,并且外层Cr20在首席运营官层下,弥散的颗粒在低氧压下逐渐长大,并连成一个完整的氧化层,然后越长越厚。因为地下的原因Cr20,可迅速形成保护层,使整体表面首席运营官产生的首席运营官量并不大,所以XRD分析未能检测到首席运营官的存在。因为形成了相对完整的氧化层,合金呈现抛物线运动。力学定律,氧化受同相扩散、化学势梯度和势梯控制它为离子迁移提供了净驱动力,符合Wagner氧化理论。根据该模型,合金基体的衍射峰强度随着温度的升高而降低。
氧化金薄膜的表面形貌分析在℃、℃、℃和℃下氧化h的GH合金的氧化膜的表面形貌和能谱示于图3和表2显示。
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从以上实验结果可以看出,合金在不同温度下氧化h。之后,在表面上形成连续的氧化膜,并且合金被氧化。随着氧化温度的升高,薄膜由薄逐渐变得致密。合金在70℃时,可以隐约看到氧化膜在制样过程中的磨损痕迹,氧化膜比较小。而且薄而不密,有不均匀的氧化物颗粒,结合能谱分析,0c。氧化膜主要由CHO、CO和W组成,还含有少量的氧化镍,但由于其氧化物含量较少,X射线衍射光谱中没有明显的衍射峰。从图3(b)中的表2,a可以看出氧化物的成分是Cr和C0W,与氧化膜相同。同质物质是一致的。℃氧化膜呈蜂窝状,这表明氧化膜不是非常均匀的,这通过图3(d)中B处的能谱进行了分析成分是Cr、c0和少量的ni和W..从东经度开始,氧气颗粒明显长大,宏观河不同于低温河。流动形态,图3(f)中C处的主要成分是Cr,还有少量钴、镍和锰,但没有钨元素,表明钨的氧化物被表面包覆被氧化物覆盖,表面能谱分析无法显现。。C如图3(g)所示,氧化膜的宏观形态不同于%。主表面如果是由均质块状和片状氧化物组成,就要用能谱来划分分析,氧化膜的主要成分是Cr和Co,主要成分在图3(h)的D中成分是铬和少量铁。因为铁的含量很低,所以在X射线中它的衍射峰在线衍射谱中也很弱。
氧化金薄膜的横截面形貌钴基合金gh在不同温度下氧化小时之后,样品横截面上氧化膜的形貌如图4所示。
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可以看出,该合金在℃、℃、℃时。静态空气中的cLOOH氧化后,会形成一层保护性的氧化膜。不同温度在温度下形成的氧化膜的形态是相似的,但是氧化膜的厚度随温度而变化。程度明显加厚的增加。以及合金在三个温度下的氧化膜和基底之间的接合处是平坦的,并且没有内部氧化发生。能谱分析和X射线衍射表明,合金形成的氧化膜主要成分为cr、crmn和c03w。
结论(1)gh在c-c的恒温下氧化。小时后,形成并氧化了主要由Cr20组成的保护性氧化膜。机理从表面形成反应控制转变为扩散机理控制。(2)GH在~℃的氧化动力学遵循抛物线规律,合金的增重随温度的升高而增加。(3)通过抗氧化试验,发现钻基合金GH在升00℃氧化速率(s/m2h)0。1,这是完全的抵抗。氧化等级;在℃-℃属于抗氧化级别。(4)合金氧化过程中无氧化膜脱落,无内部缺陷氧化,氧化膜主要成分:cr2o3+c03w+crmn,一般在℃以下的高温下使用”