铸造镍基高温合金高温氧化与力学性能的研究

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Ni48Cr28W5Co3合金(以下简称Ni48合金)是武钢进口CSP生产线均热炉中双水冷式炉底辊辊环用高温合金材料,由于工作周期长,并且在1150℃高温炉气中连续长时间承载输送钢坯,高温氧化严重,使得Ni48合金不仅要具有较好的高温力学性能,更要具有优异的抗高温氧化性能。因此,提高Ni48合金的高温抗氧化性能,成为合金安全应用的关键,通过研究合金的高温氧化行为和力学性能,对于预测合金的寿命以及工作运行状况具有指导意义。为了更好的模拟Ni48合金在1150℃的工作运行状况,提高合金的高温抗氧化性能,本文系统地研究了含0.20%混合稀土的Ni48合金与不含混合稀土的Ni48合金在950℃-1150℃下氧化100h的氧化行为,通过宏观的氧化增重以及微观的氧化膜厚度和形貌来综合考察添加混合稀土对合金高温抗氧化性能的影响。研究表明,含0.20%混合稀土的Ni48合金与不含混合稀土的Ni48合金在950℃-1150℃的氧化动力学服从抛物线规律,在950℃属于完全抗氧化级,在1050℃和1150℃属于抗氧化级。混合稀土可适当提高Ni48合金在950-1150℃的抗氧化性能,减少合金的内氧化腐蚀程度。Ni48合金在950℃-1150℃的高温氧化层由三个区域组成:最外层为比较致密的Mn、Cr和O化合物氧化层,中间层为致密的Cr2O3保护层,最内层为疏松的SiO2氧化层。混合稀土的加入对Ni48合金的高温力学性能的影响并不明显,不含混合稀土的Ni48合金与0.20%混合稀土的Ni48合金在1150℃的高温屈服强度分别为69.6MPa和67.3MPa。在1150℃,自行开发的Ni48合金的高温抗氧化性能比进口合金提高5%以上,内氧化腐蚀程度也比进口合金有所降低,为合金的实际装炉考核提供了理论依据。
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