D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1982.s1.012 北京钢铁半院学报 1982年增刊2 加镧对减钴的镍基高温合金 热腐蚀性能的影响 北京钢铁学院高温合金教研室、胡本美 北京治金研究所范垂孚宋细琪 研究用在超过760℃作为工业和舰船工业燃气轮机叶片的抗热腐蚀的高温合金是十分需 要的。因为在使用劣质燃油和海洋性气氛的条件下、高温部件破损的主要原因往往是由于热 腐蚀导致强度的显著下降而造成的，这一点已被国内外很多实验工作和实际运转结果所证实 〔1)〔2)。 Ku5合金是我国仿制的铸造型镍基耐蚀合金。它具有良好的高温强度和抗热腐蚀性能， 世界各国广泛应用此合金在燃气涡轮发动机上，山于用量很大，而该合金含有大量战略元素 钴，其抗热腐蚀性能与其他同类合金强度相比还不够优异〔5)。为了进一步提高该合金在高 温浓盐条件下的抗热腐蚀性能和在不影响强度的同时节约元素钴。我们采用适当降低钴含量 和添加钢改善合金的抗热腐蚀性能，以使该合金更适合用于劣质燃油和海上作业的条件。 一、实验条件 1.为了加速硫、氧热腐蚀过程，用水稀释成不同浓度的盐溶液，以高速度高压喷射造 成含有CI、Na*的燃气气氛与燃油一起混合喷入燃烧室。（人造海水成份：MgC1:、6H,0 -220克、CaC12-24克、Na.SO4-80克、NaC1-500克)实验采用微型单管高压燃气腐 蚀装置〔8)。 2,实验合金成份及选取参数： ,实验参数： 1)800℃，10Ppm,(稀盐浓度)30,45,75,100小时 2)850℃，100Ppm(高盐浓度)均用100小时 试验用合金成份如表1所示： 合金编号 0* 01* 1* 2* 3 Ku5 Ku5 Ku5 低CO 合金成份 Ku5 +Zr +0.1La +0.1La +0.2La +0.1La 合金基本成份为Ni-18Co-18C-4Mo-3A1-3Ti用真空感应炉熔炼母材，然后再 经真空重熔浇注成可20的园棒，切成厚3m/m的试样，上面开小园孔，以便悬挂。 一107-
北 京 钢 铁 学 院 学 报 年 增刊 卜 加悯对减钻的镍基高温合金 热腐蚀性能的影响 卜 北 京钢 铁 学院 高温 合 金教 研 室 、 胡本英 北 京 冶 金研 完所 范垂李 宋绍 琪 研 究用 在超过 ℃ 作 为工业和 舰船工业燃 气轮机叶 片的抗 热腐蚀 的 高温 合 金是十分 需 要的 。 因为在 使用劣 质燃 油和 海洋性 气氛的 条件下 、 高温部件破 损的主要原 因往 往是 由于热 腐蚀导致 强度的 显著下降而造成的 ， 这一点 已被 国内外很 多实验 工 作和实际运 转结果所证实 〔 〕 〔 〕 。 合金是我 国仿制的 铸造型 镍基 耐蚀 合金 。 它具 有良好的 高温 强 度和抗 热腐蚀性能 ， 世界 各 国广泛应 用 此合金在燃 气涡轮发 动 机上 ， 山于用量很 大 ， 而该合 金含有大量 战略元素 钻 ， 其抗 热腐蚀 性能 与其他同类合金 强度相 比还 不 够优 异 临〕 。 为 了进 一步提 高该合金在高 温浓盐 条件下的 抗 热腐蚀性能和在不影响 强度的 同时 节约元素钻 。 我们采用 适 当降低钻含且 和添加 钥 改善合金 的抗 热腐蚀性能 ， 以使该 合 金更 适 合用 于劣 质燃油和海上 作业 的条件 。 一 、 实验条件 为 了加 速 硫 、 氧热腐蚀过 程 ， 用水稀释成 不同浓 度的盐溶 液 ， 以 高速 度 高压 喷射造 成含有 一 、 的燃 气气氛与燃 油一起混合喷人燃烧室 。 人造海水成份 、 、 一 克 、 一 ‘ 克 、 一 克 、 一 克 实验采用微型单管高压 燃 气 腐 蚀 装 置〔 〕 。 实验 合金 成份 及选 取参数 ，实 验 参数 ℃ ， ， 稀盐 浓 度 ， ， ， 小时 ℃ ， 高盐 浓度 均用 小时 试验 用 合金成份 如表 所 示 低 合 金 成 份 合金基 本成份 为 卜 。 一 一 一 一 用 真空 感应炉熔炼母材 ， 然 后 再 经真空重熔浇注 成万 的 园棒 ， 切成厚 的 试 样 ， 上面 开 小 园孔 ， 以便 悬挂 。 一 一 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1982．s1．012
二、实验结果 1.高温高盐浓度条件下：“ (1)表面腐蚀产物 剥离850℃，100ppm,100小时的腐蚀产物经X光结构分析及光谱分析，腐蚀产物主要 是CraO3,NiO,CoO及少量TiO,Al2O,La2O3 (2)腐蚀最大穿透厚度： 测定850℃，100ppm100小时后腐蚀最大穿透厚度如图1所示： 由图1可以看出：在原始K“s合金中加人不同量的La 850C 100ppm 均可不同程度的减少腐蚀穿透厚度，其中钴量由18.3%减至 100小时 14.5%並加入0.1La合金腐蚀穿透厚度减小更为明显，看 米 来，降低Co量适当加人La相互配合可以获得良好抗腐效 果。 号 (3)腐蚀减重变化： 减重变化如图(2)所示：加La合金均有良好抗腐蚀效 果，特别是降低钴含量並加 850℃ 0 2 3 入0.1La合金，其抗热腐 100ppm 图1，不同合金的腐烛最大穿进厚度 蚀性能比原始合金明显提高 100小时 将近两倍多。这与图1所示结果是吻合的。 2.低温稀盐浓度条件下： 6 对低温稀盐浓度下测定热腐蚀后减重变化和30,45， 品 75,100小时腐蚀速率的变化其结果分别示于图3，图4： 800℃10ppm 由图3可知：加不同含量 导 100小时 的La都可以降低腐蚀量而且 1.8 对提高抗热腐蚀性能作用几乎 1.4 差不多，减重都维持在0.9一 1.2 1.11mg/cm2水平上。但是加 0 La减Co合金在长时间达100 1.0 图2，不同合金腐烛减重变化 小时其腐蚀速率与原始合金相 0.8 差减少（如图4）而且时间再延长在稀盐条件下可能腐蚀速率 升高。即时间和腐蚀速率之间並不是线性关系。抗腐蚀性能与 试验条件密切〔4)。 0.4 0.2 001 123 三、经热腐蚀后的显微组织 图3，不问同合金腐蚀减重变化 观条850℃，100pPm盐浓度条件下，不同合金热腐蚀后，试样不同程度都有三层组织状 态下面以Ku5(0*)、Ka5+0.2La(2)Ku5低Co+0.1La(3)合金为例：如图5所示： -108一
二 、 实验结果 高温 高盐浓度条件下 ‘ 表面腐蚀 产物 ‘ 剥离 ℃ ， ， 小时的 腐蚀 产物经 光结构分 析及光语 分 柳 ， 肠仪 广 物 土 爹 是 ， ， 及少量 腐蚀最大穿透厚度 测定 ℃ ， 。 。 小时后腐蚀最大穿透厚度如 图 所示 由图 可以看出 在原始 。 吕 ℃ 均 可不 同程度的减少腐蚀穿透厚度 ， 合金 中加 人不同量 的 其中钻量 由 减至 韭加 入 。 合金腐 蚀穿透厚度减小更 为明显 ， 看 ， 降低 。 量 适 当加 人 相 互配 合可 以获得 良好抗 腐 效 果来 侧兴 闪 腐蚀减重 变化 减重 变化如 图 所示 果 ， 特别 是 降低钻 含量韭 加 入 合 金 ， 其 抗 热 腐 加 合金 均有良好抗腐蚀效 ℃ ， 、兴国翻 图 ’ ， 不 同合 金 的属 蚀 最 大 穿 进 厚 度 蚀性能 比原始合 金明 显提 高 将近两倍多 。 这 与图 所示结 果是吻 合的 。 低 温稀 盐 浓度条件下 对低温稀 盐浓度下测定 热 腐 蚀 后减重 变化 和 ， ， ， 小时腐蚀 速率的 变化其结果分别示 于图 ， 图 ， ℃ 握侧 由图 可知 加 不同含量 的 都 可以降低腐蚀量而且 对提 高抗热腐蚀 性能作用几乎 差不 多 ， 减重 都维持在 一 水平上 。 但是加 减 ’ 合金在长时 间达 小时 其腐蚀速率 与原始合金相 图 ， 不 同合 金 腐 蚀 减 重 变 化 差 减少 如 图 而且时间再延长在稀盐 条件 下可能腐蚀速率 升高 。 即时 间和腐蚀速率之间韭 不是线 性关系 。 抗腐蚀性能 与 试验条件密切〔 〕 。 、兴探椒绷龙国 图 ， 不 同合 金腐 恤 减 重 变 化 观察 ℃ ， 盐浓度条件下 、 经 热腐蚀 后的显微组 织 ， 不 同合金热腐蚀 后 ， 试样不 同程度都有三 层组 织 状 态 下面 以 ， 、 ’ 低 合 金 为例 如图 所 示 一 一
0.07 800℃，10ppm 0 0 0. 482 0.01 20 406080100小时 图4)试验时间和腐烛速率变化 a)原始Ku5, b)+0.2La, c)低Co+0,1La 图5)不同合金经850℃，100ppm,100小时腐蚀后显微组织×800 1.外氧化层：主要由C.Og,NiO,Al2Og,TiO2等氧化物组成，但有时会有基体及 少量的硫化物TiSx,外层未发现CSx,La的氟化物在外氧化层零星分布。外氧化层与基体结 合松散，在高盐含有氯离子条件下，外氧化物层的保护作用看来並不是关键。 2.受影响合金层（或称贫化区）：该层主要特点是在晶界和晶内形成块状，园形和条状 灰色相一硫化物相，且基体贫C,形成一定宽度的贫'区，並含有少量碳化物析出。不同合 金硫化物形貌和成份稍有差异，原始Ku5合金硫化物特别粗大，有的相互连接，形成一片， 且硫化物层较宽。主要的硫化物组成多为(NiC)Sx,合金2·（+0.2La)硫化物颗粒较为粗 大多为块状，园形和条状分布零散，比3"合金宽些，微区分析结果主要为(CTi)Sx只是 长条状含Ti量低些。合金3*（低C0+0.1La)硫化物细小、多为小园形状，分布宽度较窄， 很少发现硫化物相互连接一起，其组成多为CSx,米发现大量含Ti的硫化物。如图6，图7所 图6)3'合金二次电子像（贫化区）及磁化物成份 图7)0·合金二次电子像（黄化区）及硫化物成份 分析谱线(S,Ti、Cr、Co,Ni) 分析谱线(SxiCr,Ni) -109
， 位 小时 冷岔二哲兴国似色御价用 图 试 脸时 间 和 腐蚀 速率变 化 原 始 颧数肠助 浪巡叹豁办 少甲荃拭 岁 蘸著翼鬓 撇馨多 蘸 输榭浓 阶器甲路洛手 ， 图 低 · 不 同 合 金 经 ℃ ， ， 小 时 腐 蚀 后 显 徽 组 织 外氧化层 主要 由 ， ， ， 等氧化物组成 ， 但有时 会有墓 体 及 少量 的 硫 化物 ， 外层 未发现 ， 的氧化物 在 外氧化层零星分 布 。 外氧 化 层 与基体 结 合 松 散 ， 在 高盐 含有氯离子 条件下 ， 外氧化物 层的保 护 作用看来韭 不是 关键 。 受 影响 合金 层 或称 贫化 区 该层 主要特点是 在 晶界和 晶内形 成 块状 ， 园 形和条状 灰色 相一硫化物相 ， 且基体 贫 ， 形 成一定宽度的 贫 ‘ 区 ， 韭 含有少量碳 化物 析 出 。 不同合 金硫化物 形貌 和成份稍有差 异 ， 原始 合金硫化物 特别粗 大 ， 有的 相互连 接 ， 形 成 一 片 ， 且硫 化物 层较宽 。 主要的硫化物组成 多为 ， 合 金 禅 。 硫化物颗 粒较 为粗 大 多 为块状 ， 园形 和条状分布零散 ， 比 合 金宽些 ， 微 区分 析结 果 主要 为 只是 长条状 含 量 低些 。 、合金 低 。 十 。 硫 化物细 小 、 多为小 园形 状 ， 分 布宽 度较 窄 ， 很少发现 硫化物相互连 接一起 ， 其组成 多为 ， 未发现 大量 含 的 硫 化物 。 如 图 ， 图 所 价 翰洲一一 困 合 金 二 次 电子 像 贫化 区 及 硫 化 物 成 份 分 析 讲 线 、 、 、 、 图 。 口 合金 二 次 电子 像 贫化 区 及 硫 化物 成 份 分 析 潜 线 、 一 一
示微区分析结果， 3.未受影响合金层（硫化一氧化物层）：此区域合金组织基本无变化，但其明显特点在 晶内和晶界形成灰色硫化物相並被优先氧化，这可以从图8硫化物变黑清晰地观察到。深 处形成硫化物是由于在氧化和热腐蚀初期由外层氧化剧烈进行造成内部缺氧，结果使P52升 高，通过计算Ps2为Po2的3.95×10°倍。 四、受影响合金层（贫化区） 微区成分分析 1.用扫描电镜上装的X、射线光电子能谱作 了微区分析Cr,A1,Ti,Co变化规律如图9 所示结果： 图8)2#合金(0.2I.a)850℃，100pm, 100小时合金热育烛后的显攒组织 (未受影响区)×800 热腐蚀后，在贫化区内存在一定宽度 贫Cr区，Co,A1基本上无变化，而 Ti在低Co+0.1La合金中贫Cr区内比基 体降低些，这一事实在0.2La合金中也明 显出现。 究竟Cr和Ti量降低程度如何？对 0.2La合金基体做了40u范围内成份分析 如图10(a)(b)。 根据示出的比例可以看出Ni,Co变 化不大，C量降低约于左右。Ti量的降 低也很明显。 为了更明确的测定Ti量的降低，试 a)原始Ku5合金 b)低Co+0.1合童 (中心→边嫌) (边缘一中心) 验测量了原始合金与加La合金贫化区内 图9)850℃，100Ppm,100小时热膚烛后扫描撒区成份 Ti与基体Ti量的变化如（图11）给出结 分析Cr、Co、Ti、A1(由上至下) , (3)合鱼基体成份， (b)资化区成份 (S Ti Cr Co Ni) (S Ti Cr Co Ni) 图10)Ku5+0.21a合金基体和黄化区Cr的分析 -110-
示微 区分 析结 果 未受影响合金层 硫 化一氧化物层 此 区域合金组织 基 本无变化 ， 但其明显 特 点在 晶内和 晶界形成 灰色硫化物相笠被优 先氧化 ， 这可以从图 硫化物变黑 清 晰 地观 察到 。 深 处形 成硫化物是 由 于在氧 化和 热腐蚀 初 期 由外 层氧化剧 烈进行造 成内部 缺氧 ， 结果 使 升 高 ， 通过 计算 为 的 倍 。 次严砚 心 、 砂 四 、 受影响合金层 贫化 区 微 区成分分析 用 扫描 电镜上 装的 、 射线光电子 能谱 作 了微 区分 析 ， ， ， 变化规律如图 所 示结果 图 合金 」 ℃ ， ， 小 时 合 金 热庸 蚀 后 的显 徽 组 织 未受 影响 区 热腐蚀 后 ， 在贫化 区内存在 一定宽度 贫 区 ， 。 ， 基 本 上 无 变 化 ， 而 在低 合金 中贫 区 内比基 体降低些 ， 这 一事实在 合金 中也 明 显 出现 。 究竟 和 量 降低程度 如 何 对 合金 基体 做 了 范 围内成份分 析 如图 。 根据示 出的 比例可 以 看 出 ， 。 变 化 不大 ， 量 降低约 告左 右 。 量 的 降 低也很 明显 。 为 了更 明确的测定 量 的降 低 ， 试 验测量 了原始合金与加 合金 贫化 区内 与基体 量 的变化如 图 给 出 结 原 始 合金 任 一 合全 中心 一边 缘 边 旅一 中心 图 亡 ， ， ， 小时 热脚 位 后扫 描 区 成 份 分 析 、 、 、 由上至 下 合金墓 体成 份 ， 贾化区成份 圈 。 。 一 合 金 荃 体 和 贫化 区 的 分析 一 一
果 根据计算贫化区Ti量：原始Ku5合金约0.37%而含La的低Co合金约0.6%，故加入La 合金贫化区T量损失来得少。 2.俄歇电子能谱微区分析La,Cr,O,S变化。 若根据试样浸蚀后三层不同程度的反差界线，粗略把外氧化物层一贫化区之间过渡面称 为I面，把贫化区一基体之间过渡面称为Ⅱ面，将试样浸蚀后，把热腐蚀表面的扫描电子显 微镜象显示在萤光屏上，用一次电子束等距离测定贫化区的分析点。按分析点位置的相对距 离和俄歌峰的高度作图定性的得出图(12)，图(13)的变化规律。 由图(12)可以看出：在贫化区内I、Ⅱ过渡面La、O,Cr、的变化是一致的，当La上升0 也上升而Cr也上升，当La下降时O、Cr亦下降。同样的规律也，出现在另一个加La的合金 (+0.2La)图(13)看来合金中加入La的作用要与0、S,Cr的变化结合在一起考虑。根据扫 描电镜及X一光衍射分析在贫化区内未发现含La的氧、疏化合物，所以La在贫化区内可能 是以原子状态存在，而在外氧化层内有零星的La的氧化物。 贫 五、实验结果分析和讨论 化 区 基 体 近几年来有关热腐蚀理论发展很快，1973年以前主要是硫 化氧化理论，1973到1979年酸碱融盐理论逐步完整起来，越来 图1I)原始Ku5(0)和低Co十 越多的用来解释许多热腐蚀现象，目前看来有趋势把两者结合 0.1La合金(3)贫化区与 起来考虑〔1)、〔2)、〔4)，有关热腐蚀机理这里不再赞述了， 蕃体T1量比较 但是，在该试验条件下，主要还是碱性融熔阶段，可是由于含 有C1~作用，正常的外氧化层防护作用逐渐丧失，变成疏松的不粘附的非防护性的物质，随 着时间的延长，易使硫、氧大量向基体扩散，此时应该说硫、氧通过合金影响区向内扩散的 速率起着重要作用，所以有必要对贫化区内的组织进行仔细讨论。 1.试验证明，贫化区主要为硫化物相，硫化物颗 粒大小和形貌因合金而异，这在文献[5)中对Nimo- 低C0+0.1La nic115和Ni一15Cr一8A1合金中有过实验证明，不过 並没有说明或提出这些不同成份的硫化物可以直接影 《液 响该区城合金元素的分配，进而导致抗热腐蚀性能不 留 同。由图9可以知道贫化区是明显贫Cr的，而且加 入La以后合金2·、3◆Ti量与原始合金相比下降稍低 些，原始合金Ti量下降严重主要是外氧化层中消耗 数 大量Ti,而加入La合金由于外氧化层中部份氧被La 2345 6789 夺去生成La的氧化物，使贫化区内Ti量降低少些， 分析点位置 另外低Co+0.1La合金疏化物主要是CrSx而0.2La 合金硫化物主要是(CrTi)Sx它既消耗Cr又消耗 图12)年Co十0.1La合金分析点 Ti所以它的Ti量下降比低Co+0.1La合金多些。贫 及俄歌峰高皮关系 化区内含Ti量的高低可以直接影响r'的数量，同时Ti量可以进入'相置换部份AI形成富 -111-
果 根据计算贫化区 量 原始 合金 约。 而含 的低 。 合金约 ， 故 加 入 合 金贫化区 量损失来得少 。 。 俄歇电子能谱微区分析 ， ， ， 变化 。 若根据试样浸蚀后三层不 同程度的 反差界线 ， 粗略把外氧化物层一贫化区 之间过渡面称 为 工面 ， 把贫化区一基体 之间过渡面称 为 面 ， 将试样浸蚀后 ， 把热腐蚀表面 的扫描电子 显 微镜象显示在萤光屏 上 ， 用 一次 电子束等距离测定贫化区的分析点 。 按分析点位置的 相对距 离和俄歇峰的 高度作 图定性的得 出图 ， 图 的变化规律 。 由图 可以看 出 在贫化 区内 、 过渡面 、 、 ，、 的变化是 一致 的 。 当 上升 也上升而 也上升 ， 当 下降时 、 亦 下降 。 同样的规律也出现在另 一个加 。 的合金 。 图 看来合金 中加入 的作 用要 与 、 、 的变化结合在一起考虑 。 根 据扫 描 电镜及 一光衍射分析在贫化区内未发现 含 的氧 、 硫化合物 ， 所 以 在 贫化 区内 可 能 是 以 原子 状态存在 ， 而在外氧化层 内有零星的 的氧化物 。 五 、 实验结果分析和讨论 图 尿 始 和 低 。 合金 ’ 贫化 区 与 若 体 比较 近几年来有关 热腐蚀理论发展很快 ， 年以前主 要是 硫 化氧化理论 ， 到 年酸碱融盐理论逐步 完整起来 ， 越来 越多的 用来解释许多热腐蚀现象 ， 目前看来有趋势把 两者结合 起来考虑 〔 〕 、 〔 、 〔 〕 ， 有关热腐蚀机理这里不 再赞述 了 ， 但是 ， 在该试验 条件下 ， 主要还是碱性融熔 阶段 ， 可是 由于 含 有 一 作 用 ， 正常的外氧化层 防护作用逐渐丧失 ， 变成疏松 的不 粘附的非防护性的物 质 ， 随 着时 间的延长 ， 易使硫 、 氧大量向基体扩散 ， 此时 应该说硫 、 氧通过合金影响区 向内扩 散的 速率起着重 要作用 ， 所 以有必要对 贫化区内的组织进 行仔细讨论 。 试验证 明 ， 贫化区主要为硫化物相 ， 硫化物颖 粒大小和形貌因合金而异 ， 这在文献 〔 〕 中对 。 川。 和 一 一 合金 中有过实验证 明 ， 不过 盆没有说明或提 出这 些 不 同成份的 硫化物可以直接影 响该区域合金 元素的 分配 ， 进而导致抗 热腐蚀性能不 同 。 由图 可 以知道 贫化 区是 明显 贫声 的 ， 而且加 入 以 后合金 。 、 量 与原始合金 相 比下降稍 低 些 ， 原始合金 量下降严重 主要是 外氧化层 中消 耗 大量 ， 而加 人 合金 由于 外氧化层 中部份氧被 夺去 生成 的氧化物 ， 使 贫化区内 量降低少些 ， 另外低 。 。 合金 硫 化物 主要是 而 。 合金硫化物 主要是 它既 消 耗 又 消 耗 所以它的 量 下降 比低 。 十 。 合金 多些 。 贫 低 攀璐︵半恻矩尝料眼︶翻 困 低 十 合 金 分析点 及俄 欣 峰离度关系 化区内含 量的 高低可以 直 接影响 ’ 的 数量 ， 同时 量可以进人 尹 相置换部份 形成富 一 一
T的r'相。所以，由于Ti量的差异可导致贫r'区的宽度和'中的Ti/AI比不同，显示出不 同抗热腐蚀性能。目前，抗热腐蚀合金Ti量一般都高于或等于Al,Ti一A1比最好在2一2.5 之间，而且指出：高Cr合金中Ti量的益处不如在低Cr和中C的合金明显〔4)所以，原始 Ku5合金抗热腐蚀性能不如加La合金，除了La的作用之外，贫化区Ti量的不同也应该是原因 之一。 2.关于加La及Cr、O、S的变化。 近代工业镍基合金加入稀土元素能明显改善合金的抗氧化和抗热腐蚀性能，并对稀土元 素作用机理提出许多理论C7们但这些工作对稀土元素La与O、Cr、S之间在腐蚀区内的变化 规律未见过直接实验数据，本文根据稀土元素有表面话性作用的原理重点测定在腐蚀区各过 菠面及附近区域元素的变化。 Ku5+0.2L4, 由图12,13，可知，在两个含La的合金中I交界面 (或过渡面)La、O、Cr都出现低峰，这是因为外 氧化物层中消耗部份La、O导致的。Cr、S变化不 大，而在Ⅱ交界面La、Cr、O、S都出现高峰，尽管 I一Ⅱ之间元素有些波动但变化趋势是一致的。这主 要是由于La在Ⅱ交界面富集，把O捕获在自己周围 (La的原子半径比Ni大，约34%，可使点阵产生很大 畸变)打破O、S原来的平衡，导致S的话度在此区城 降低，结果使C的浓度在此区域提高，减小Cr的消耗， 继 更多的稳定在基体中，有利于抗热腐蚀性能的提高， 这是加入La改善合金抗热腐性的主要原因。 123456789101112 从以上讨论很清楚看到，由于高温合金成分复 分析点位置 杂，合金元素的作用要根据实验条件做具体分析，这 图13)Ku5十0.2La合金分析点及 样才能获得满意结果。 酸敞峰高度关系 六、结论 1.高温高盐条件下，Ku5合金减4~5%Co量并加入La,可以明显改善抗热腐蚀性能 2.热腐蚀后，在合金腐蚀区内出现贫Cr区Co、A1变化不明显，加人La的合金贫化区内 的Ti量下降不如原始合金腿重，Ti量降低程度与外氧化物组成和硫化物元素组成有关。 3.La在贫化区内富集，使S、O的活度发生变化，降低Cr的消耗、稳定基体中的Cr是提 高合金抗热腐蚀性能的主要原因。贫化区内Ti量比不加L合金稍高可能是提高抗热腐蚀性 能的另一原因。 725所帮助完成热腐蚀试验工作，金物教研组金铮同志和744厂曹普光同志协助完成扫描 和俄歇电子谱微区分析工作，作者在此表示谢意。 —112-
的 ‘ 相 。 所 以 ， 由于 量的差异可导致贫 ‘ 区的 宽 度和 ‘ 中的丁 比不 同 ， 显示 出不 同抗热腐蚀性能 。 目前 ， 抗 热腐蚀合金 量 一般都高于 或等于 ， 一 比最 好在 一 之间 ， 而且指 出 高 合金 中 量的益处不 如在低 和 中 的 合金 明 显〔幻 所以 ， 原 始 合金抗 热腐蚀性 能不如加 合金 ， 除 了 的作 用之外 ， 贫化 区 量 的不 同也应该是 原因 之一 。 关于 加 及 、 、 的 变化 。 近代工业镍基合金 加 人稀土元素能明显改善合金 的 抗氧化和抗 热腐蚀 性能 ， 并对稀 土元 素作用机理提 出许多理论 〕 但这些工作对稀土元素 与 、 、 之间在腐蚀 区 内的 变化 规律未 见过直接实验数据 ， 本文根据稀土元素 有表面活性作用的原理重 点测 定在腐蚀 区各过 艘面及附近 区域元素的 变化 。 。 。 由图 ， ， 可知 ， 在 两个含 的 合金 中 交界面 或过渡面 、 、 都 出现低峰 ， 这是因为外 氧化物层 中消耗部份 、 导致的 。 、 变化不 大 ， 而在 交界面 、 、 、 都 出现 高峰 ， 尽管 工一 之间元素有些波动但变化趋势是 一致的 。 这 主 要是 由于 在 交界面富集 ， 把 捕获在 自己周 围 的 原子半径比 大 ， 约 ， 可使点阵产生很大 崎变 打破 、 原来的平衡 ， 导致 的 活度在此 区域 降低 ， 结果使 的浓度在此 区域提 高 ， 减小 的 消耗 ， 更 多的稳定在基体 中 ， 有利于抗热腐蚀性能的提 高 ， 这是加 人 改善合金抗热腐性的 主要原 因 。 从以 上讨论很 清楚看到 ， 由于 高温 合 金 成 分 复 杂 ， 合金 元素的作 用要根据实验条件做具体分析 ， 这 样才能获 得满意结果 。 堪妞哥袍半娜套苗捅︵ 分析点位里 田 合金 分析 点及 俄 歇 峰 高度 关 系 六 、 结论 高温 高盐条件 下 ， 。 合金减 。 量 并加入 。 ， 可以 明显 改善抗 热腐蚀 性能 热腐蚀后 ， 在合金腐蚀 区内出现贫 区 。 、 变化不 明 显 ， 加人 的 合金 贫化区内 的 量下降不 如原始合金哭重 ， 量降低程度与外氧化物组成和硫化物元素组成有关 。 在贫化 区内富集 ， 使 、 的 活度发生变化 ， 降低 的 消耗 、 稳定基体 中的 是提 高合金抗热腐蚀性能的 主要原 因 。 贫化 区内 量 比不 加 合金 稍 高可能是提 高抗热腐 蚀 性 能的 另一原 因 。 所 帮助 完成热腐蚀试验工作 ， 金物 教研组金铮同志和 厂曹普光 同志协助完成扫描 和俄歇 电子谱微 区分析工作 ， 作者在此表示谢意 。 一 一
参考文献 [1]Bergmem P.A.Sims.C.T. (Hot Corrosion problems Associated with Gas Turbines>1967 [2]Gulbransen E.A. KHigh Temperature Metallic Corrosion by Sulphur and pounds>1970 [3]范垂孚胡本芙 《Ku5铸造高温耐蚀合金的研究》 金属材料研究第五卷2期1979 [4]Sims,C.T 《The Supera1loys》1972 [5]国际航空编辑部 燃气涡轮高温腐蚀及其防护渗层 1979年 [6]Erdoes.E 《Peposition and Corrosion in Gas Turbines》 1973 [7]R.Viswanuthem 《Corrosion》No111968 [8]725所 《海洋燃气腐蚀试验》 -113-
参 考 文 献 《 》 《 》 〕 范垂孚 胡 本芙 《 铸造高温耐蚀合金的研究》 金属材料研究 第五卷 期 〔 〕 《 》 【 国际航空编辑部 燃 气 涡轮高温腐蚀 及其防护渗 层 年 〕 》 〔 《 》 名 所 《 海洋 燃 气腐蚀 试验 》 一 一