摘要： 本文采用X射线衍射分析、扫描电镜和能谱分析等分析手段对718A合金在830℃和930℃的氧化层成分与抗氧化性能进行了初步地研究。实验结果表明：通过X射线衍射、扫描电镜和能谱等分析手段对830℃和930℃高温氧化下的718A合金的氧化性能进行了基础探究。实验结果显示：此共晶合金氧化膜物质为Cr2O3居多。由XRD和SEM结果分析，该合金在830℃和930℃条件下恒温氧化，氧化膜截面呈现分层结构，外氧化层主要由Cr2O3组成，内氧化层为富Al2O3。本文探究了718A合金高温氧化性能的影响。

关键词：718A合金；抗氧化性；合金元素 ；高温氧化

The Study on High Temperature Oxidation Behavior of 718A Alloys

Abstract：In this paper, the oxidation layer composition and anti-oxidation performance of 718A alloy at 830°C and 930°C were studied by X-ray diffraction analysis, scanning electron microscopy and energy spectrum analysis. The experimental results show that the oxidation properties of 718A alloys at 830°C and 930°C are investigated by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and energy spectrum analysis. The experimental results show that the eutectic alloy oxide film material is mostly Cr2O3. The results of XRD and SEM analysis showed that the alloy was isothermally oxidized at 830°C and 930°C. The cross section of the oxide film showed a layered structure. The outer oxide layer was mainly composed of Cr2O3 and the inner oxide layer was Al2O3 rich. This article explores the effects of high temperature oxidation performance of the 718A alloy.

KeyWords: 718A alloy; oxidation resistance; alloy element; high temperature oxidation

目录

1.绪论 1

1.1 高温合金 1

1.1.1 镍基高温合金 1

1.1.2 铁基高温合金 2

1.1.3 钴基高温合金 3

1.2 镍基高温合金成型方式 3

1.2.1 普通铸造镍基高温合金 3

1.2.2 定向镍基高温合金 3

1.2.3 单晶镍基高温合金 4

1.2.4 粉末镍基高温合金 4

1.3 合金氧化概述 5

1.3.1 金属高温氧化 5

1.3.2 金属氧化热力学 5

1.3.3 金属氧化动力学 5

1.3.4 抛物线生长动力学的Wagner理论 7

1.4 718A合金概述 8

1.5 实验研究目的 8

2.实验方法 9

2.1 试验合金 9

2.2 试验内容 9

2.2.1 试样制备及氧化实验前准备工作 9

2.2.2 高温氧化实验 9

2.2.3 样品氧化层的表征 10

2.3 主要实验设备 11

2.3.1 马弗炉 11

2.3.2 X射线衍射仪 11

2.3.3 扫描电镜(scanning electron microscopy，SEM) 12

2.3.4 镶嵌机 13

3.实验结果与讨论 14

3.1 氧化产物的XRD物相分析 14

3.2 718A合金的氧化膜表面形貌分析 15

3.3 718A合金的氧化膜横截面分析 24

3.3 718A合金的氧化膜横截面分析 24

3.4 讨论 26

4.结论 27

致 谢 28

参考文献 29

1.绪论

1.1 高温合金

高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，并且具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性。

铁基高温合金使用温度一般只能达到750~780℃，对于在更高温度下使用的耐热部件，则采用镍基和难熔金属为基的合金。镍基高温合金在整个高温合金领域占有特殊重要的地位，它广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机最热端部件。

基于上述性能特点，且高温合金的合金化程度较高，又被称为“超合金”，是广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船的一种重要材料。高温合金广泛应用于电力工业中，电力工业包括水电、煤电、气电、核电和新能源发电等方面。煤电用高参数超超临界发电锅炉中，过热器和再过热器必须使用抗蠕变性能良好，在蒸汽侧抗氧化性能和在烟气侧抗腐蚀性能优异的高温合金管材；在气电用燃气轮机中，涡轮叶片和导向叶片需要使用抗高温腐蚀性能优良和长期组织稳定的抗热腐蚀高温合金；在核电领域中，蒸汽发生器传热管必须选用抗溶液腐蚀性能良好的高温合金；在煤的气化和节能减排领域，广泛采用抗高温热腐蚀和抗高温磨蚀性能优异的高温合金；在石油和天然气开采，特别是深井开采中，钻具处于4~150 ℃的酸性环境中，加之CO2，H2S和泥沙等的存在，必须采用耐蚀耐磨高温合金[1]。