第36卷第9期 北京科技大。学学报 Vol.36 No.9 2014年9月 Journal of University of Science and Technology Beijing Sep.2014 ODS-310合金的高温氧化行为 邹雷，周张健四，孙红英，张广明，张丽伟 北京科拉大学材料科学与工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:houzhangjianustb@163.com 摘要采用静态氧化增重实验及扫描电镜、能谱分析和X射线衍射分析等手段，研究了ODS-310合金在高温环境下的氧化 行为，分析了氧化层的形貌、成分和物相，并对其高温氧化动力学曲线进行拟合，实验发现各个温度下的氧化动力学曲线均基 本符合抛物线规律.在700℃和900℃氧化100h以后，0DS-310合金均表现出优异的抗氧化性能.但是，当氧化温度为 1100℃时，氧化层厚度明显增厚，而且氧化层有疏松和不连续的现象，不利于氧化层对基体的保护.氧化程度随着氧化温度的 提高和氧化时间的延长而加剧.通过能谱和X射线衍射综合分析可知氧化层的物相为C,O, 关键词铁铬镍合金；氧化物弥散强化：机械合金化；高温氧化：氧化动力学 分类号TG132.3 High temperature oxidation behavior of ODS-310 alloy ZOU Lei,ZHOU Zhang-jian,SUN Hong-ying,ZHANG Guang-ming,ZHANC Li-wei School of Material Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:zhouzhangjianustb@163.com ABSTRACT The high temperature oxidation behavior of oxide dispersion strengthened 310(ODS-310)alloy was investigated by oxidation test.The morphology,composition and phase of the oxidation layer were analyzed by scanning electron microscopy,energy dispersive spectroscopy and X-ray diffraction.It is found that the oxidation kinetic curves at all the temperatures approximately obey the parabolic law.After oxidizing at 700 and 900 C for 100 h,the alloy shows a good resistance to oxidation.But after oxidizing at 1100C,the oxide layer becomes thicker with the phenomenon of porosity and discontinuousness,which is harmful to the oxidation resistance.The oxidation degree of the alloy increases with the rising of temperature and the prolonging of time.Energy dispersive spec- troscopy and X-ray diffraction analysis results indicate that the phase of the oxide layer is CrO. KEY WORDS iron chromium nickel alloys;oxide dispersion strengthening;mechanical alloying;high temperature oxidation;oxida- tion kinetics 超临界水堆是一种具有热效率高、结构简单、膜品粒尺寸更加细小，塑性更好，不容易开裂和剥 成本低等优点的第四代核反应概念堆.氧化物弥 落.大量研究工作(8)表明在合金中添加稀土元 散强化(oxide dispersion strengthening,ODS)合金素能够显著提高合金在苛刻服役条件下的抗氧化 因具有很好的高温强度)、高温蠕变性能]和良 性能. 好的抗辐照性能34]，被认为是未来最具前景的核 0DS-310合金是一种通过弥散强化而具有耐 反应堆结构材料之一，超临界水堆中水处于超临 高温性质的奥氏体合金，近年来已有不少关于ODS 界状态，具有很强的腐蚀性5-)，所以研究0DS合 铁素体合金抗氧化性能的研究10-1】，但是目前尚未 金的抗氧化性能具有非常重要的意义.弥散颗粒 见对ODS-310奥氏体合金抗氧化性能的报道.本 对合金抗氧化性能有显著的提高作用)，使氧化 文从氧化热力学以及氧化动力学出发，结合扫描电 收稿日期：2013-06-19 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.09.010;http://joumals.ustb.edu.cn第 卷 第 期 北 京 科 技 大 学 学 报 年 月 合金 的 高 温 氧化 行 为 邹 雷 ， 周 张健 孙红 英 ， 张广 明 ， 张丽 伟 北京科技大学材料科学与 工程学 院 ， 北京 通 信作者 ， 摘 要 采用静态 氧化增重实验及扫 描 电 镜 、 能谱分析和 射线衍射分析等手段 ， 研究 了 合金在高 温环境下 的 氧化 行为 分析 了 氧化层 的 形貌 、 成分和物相 并对其高温氧化动 力 学 曲 线进行拟合 实验发现各个温度下 的 氧化动 力 学 曲 线均基 本符合抛物线规律 在 和 氧 化 以 后 合 金 均 表 现 出 优 异 的 抗 氧 化 性 能 但 是 ， 当 氧 化 温 度 为 弋 时 氧化层厚度 明 显增厚 ， 而且氧化层有疏松和不连续 的 现象 ， 不利 于氧化层对基体的保护 氧化程度 随着氧化温度 的 提高 和氧化时 间 的延长而加剧 通过能谱和 射线衍射综合分析可知 氧化层 的 物相 为 关键词 铁铬镍合金 ； 氧化物弥散强化 ； 机械合金化 ； 高温氧化 ； 氧化动 力 学 分类 号 ， ， ： ， ° ； ； ； ； 超临 界水堆是一 种 具有 热 效 率 高 、 结 构 简 单 、 膜 晶 粒尺 寸更加 细 小 ， 塑 性 更好 ， 不容 易 开 裂 和 剥 成本低等优点 的 第 四 代 核 反 应 概 念堆 氧 化 物 弥 落 大量研究 工 作 表 明 在 合 金 中 添 加 稀土 元 散强 化 （ 合 金 素 能 够显著提高 合金在 苟 刻 服 役条件 下 的 抗 氧 化 因 具有 很好 的 高 温 强 度 ⑴ 、 高 温 蠕 变 性 能 和 良 性 能 好 的 抗辐 照性能 被认 为 是 未来 最具前景 的 核 合金 是一 种 通 过 弥 散强 化 而具有 耐 反应堆结构 材 料 之一 超 临 界水 堆 中 水 处 于 超 临 髙温性质的 奥 氏 体合金 近 年来 已 有 不少关于 界状态 ， 具有很 强 的 腐 烛 性 所 以 研究 合 铁素体合金抗氧化性能 的研究 ° 但是 目 前 尚 未 金 的抗氧化性 能 具 有 非 常 重 要 的 意 义 弥 散 颗粒 见对 奥 氏 体合 金 抗氧 化 性 能 的 报 道 本 对合金抗 氧 化 性 能 有 显 著 的 提 高 作 用 使 氧 化 文从氧化热力 学 以 及氧 化动力 学 出 发 结合扫 描 电 收稿 日 期 ： ； ：