一种NiAl共晶合金高温氧化行为的研究(2)

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2.3.2氧化实验 14

2.3.2样品分析 15

3实验结果讨论 16

3.1试样氧化表面X射线衍射谱 16

3.2氧化试样表面形貌分析 17

3.2氧化试样截面显微组织 24

4结论 27

致谢 28

参考文献 29

1.绪论

1.1 高温合金发展背景

从二十世纪三十年代末开始，西方国家就开始研究高温合金。在第二次世界大战期间，飞机成为重要的战争工具，研制新型航空发动机更是需要具有高温强度高抗氧化性好等性能的材料，随着航空业的迅猛发展，其对发动机性能要求的也不断提高，世界各国开始投入大量的人力物力去研究和使用高温合金。四十年代初，英国科研人员通过不断研究和摸索发现加入少量Al和Ti在Ni-Cr合金中，可以形成γ相，进而对高温合金有一定的增强作用，通过这种增强作用英国研发出世界首个具有有较高的高温强度的镍基合金。同期，美国研发出了活塞式发动机，但是活塞式发动机需要涡轮增压的方式才能大大改善之前效果，所以为其发展需要美国开始使用镍基合金作为叶片的材料。此外，美国为了提高喷气式发动机的燃烧室，还研制出一种叫做Inconel镍基合金。而后，由于航空的进一步发展的需要，合金的高温强度需要改善，所以科研人员通过在镍基合金中加入不同的合金元素，发现增加Al、Ti含量，加入W、Mo、Co等元素，可以改善合金的高温强度，通过这种方法研发出不同类别的高温合金，如英国的“Nimonic”，美国的“Mar-M”和“IN”等；通过上述方法的不断沿用和创新，科研人员发现发展出多种Co高温合金，如X-45和HA-188以及FSX-414等。由于Co在地球中的含量较少，随着地球Co资源的不断减少，致使生产Co基合金Co的产量不断减少，所以Co基合金的发展进入了瓶颈期。所以在四十年代，Fe基高温合金的出现打破了之前的局限，随着时间的推移，五十年代出现了许多高温抗氧化性好和高温强度高的不同型号金属，但是它们的高温稳定性较差，其后相当一段时间发展近乎停滞。苏联在二战后开研究镍基合金的生产工艺，并投入生产，之后经过不断地发展和改进，研究出了“ЭИ”系列变形高温合金和“ЖС”系列铸造高温合金。七十年代中期，美国通过改进制造合金的关键技术，制作出更加耐高温氧化和高温强度高的飞机发动机零件，以满足日益增长的高温合金材料的需求。

中国开始步入高温合金的研制是从二十世纪六十年代年开始的，并且经过仿制先进高温材料，探索生产技术，逐渐研制了许多性能优异的高温合金。中国的高温合金由一片空白不断发展，学习摸索不断研发，使合金的耐温能力不断提高，自主研究出了许多工艺要点，并且得到了应用，开发出了许多新型材料，产品性能持续提升，而且建立和完善了高温合金体系，并且国内航天事业发展所需的材料也得到了极大的供给，也为其它工业部门的发展提供了许多的高温材料[1]。

1.2 NiAl高温合金发展状况

镍基高温合金由于在熔点、密度、抗氧化性能等方面稍逊于NiAl优点，所以镍基高温合金有可能被NiAl所代替，进而NiAl成为下一代高温结构材料[2]。因为NiAl共晶高温合金与较其它合金材料相比，在力学性能，耐磨损性能和抗高温氧化性能等方面都有很好的提升，所以被大范围使用在工程领域中。由于NiAl合金的金属键和共价键共存，拥有较好的力学性能，熔点，热导率等性能，同时具有良好的抗氧化性能以及耐腐蚀性能等优点。通过材料性能的提高，NiAl高温合金有望在高温材料中得到大范围的使用，尤其是在耐高温抗氧化性方面。因为NiAl合金制备经济成本较低，并且具有较高的性能，所以在现实生产应用中具有很大优势。由于其优良的性能被普遍的应用在实际生产生活当中。但是NiAl合金自身的室温脆性大和抗蠕变性能差等缺点。对此研究者NiAl合金开展深入的研究。NiAl合金由于具良好的耐高温性能和有较高的抗高温氧化性能的优点，并且NiAl合金可以在更高的温度下使用。所以可以在更高的温度和环境下使用NiAl合金。NiAl合金因为具有良好的抗高温氧化性能，较高的耐磨损性能，较高的力学性能，所以在高温工程中得以大量的普遍的使用[3]。