·8· 北京科技大学学报 scale on Fe-25Cr-10Al cracked and exfoliated most severly.The total counts of AE of the CrO:scale on the Fe-25Cr-7.5Nb alloy is much higher than that of Fe-25Cr.The situations of Fe-25Cr-4Ti and Fe-25Cr-9Mn alloys were similar to that of Fe-25Cr. KEY WORDS iron-base alloy,oxide scale,cracking,acoustic emission 在高温条件下，金属材料无论在单纯的氧化性气氛中还是在复杂的工业气氛中使用，如 果表面能形成具有保护性的氧化膜，材料就会具有良好的抗高温腐蚀性能。氧化膜的种类、 致密性、完整性以及氧化膜对基体的附着性对于高温合金的使用寿命是非常重要的。金属 材料的高温硫化腐蚀是石油化工、火力发电、煤的气化液化及各类燃烧炉中普遍存在的一 类高温腐蚀问题。其防护问题多年来一直没有得到很好的解决。CrO,、Al2O,及SiO2是 3种重要的具有保护性的氧化物。如果能够在合金表面形成任何一种完整而又附着性良好 的氧化层，无疑会显著提高材料的抗硫化性能。事实表明，在工业环境中由于温度的波动， 这些氧化层常因热振动而开裂甚至从金属表面剥落。研究及监测这些保护性氧化层的开裂 及剥落行为是非常有意义的。 从70年代以来，声发射（简称AE)成功地用于监测氧化膜的开裂和剥落2）。所谓声 发射是指材料或结构受内力或外力作用产生变形或断裂而以弹性波的形成释放应变能的现 象。AE是一种高灵敏度的裂纹监测技术。当应用于高温下原位动态测试氧化膜的开裂和剥 落时，尽管利用了有能量损失的波导，依然是十分有效的。 本文应用AE技术对铁基合金中形成的Al,O2、CrO,等氧化层在恒温氧化和随后的降 温过程中所发生的开裂及剥落行为进行了研究。并阐述了铁基合金中加入一定量的添加元 素Si、Ti、Mn和Nb等后合金氧化层的物相和氧化层开裂及剥落行为的改变。 1实验方法 1.1实验材料 实验用合金的编号、标号及化学成分参见表1。Fe一25Cr基体合金是由纯金属经真空 感应炉冶炼的。其它合金元素是在将基体合金重熔时加入的。铸锭热锻成直径15mm的圆 棒。所有合金均经750C退火1h。样品为直径12mm×1mm的圆片。样品表面用150~1000 表1实验合金的编号及化学成分(%) Table 1 Alloy numbers and chemical composition (% 编号 合 金 Fe Cr Al Si Ti Mn b C 1 Fe-25Cr 余 24.49 0.018 2 Fe-25Cr-5Al 条 24.43 4.70 0.014 3 F-25Cr-10Al 余 24.31 9.60 0.010 Fe-25Cr-1.5Si 余 24.65 1.45 0.026 5 Fe-25Cr-2.5Si 余 24.84 2.45 0.027 6 Fe-25Cr-4Ti 余 24.57 4.22 0.014 7 Fe-25Cr-9Mn 余 24.53 8.87 0.010 8 Fe-25Cr-7.5Nb 杀 24.76 7.840.015· · 北 京 科 技 大 学 学 报 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 ， ， ， 在 高 温 条件 下 ， 金属 材料无论 在单纯 的氧化性 气氛 中还是在 复杂 的工 业 气氛 中使用 ， 如 果 表 面 能形 成具有保 护性 的氧 化膜 ， 材料就会具有 良好 的抗高温腐蚀性能 。 氧化膜 的种类 、 致 密性 、 完 整性 以及 氧 化膜对基体的附着性对 于 高温 合金 的使 用寿命是 非常重要 的 。 金属 材 料 的高 温 硫 化腐蚀是 石 油化工 、 火 力发 电 、 煤的气化液 化及 各类燃烧炉 中普遍存在 的一 类 高 温腐 蚀 问题仁’ 〕 。 其 防护 问题 多年来一直 没有得 到很 好 的解 决 。 、 。 及 是 种重 要 的具 有 保护性 的氧化物 。 如果 能够在合金 表面形 成 任何一 种完整 而 又 附着性 良好 的氧化 层 ， 无 疑 会 显 著提 高材料 的抗硫化性 能 。 事实表 明 ， 在工 业 环境 中由于 温度 的波 动 ， 这些 氧化 层 常 因热振 动 而 开裂 甚 至 从金属 表面剥 落 。 研 究及监测这些保护性 氧化层 的开 裂 及 剥 落行 为是 非常有意 义 的 。 从 年代 以 来 ， 声发射 简称 成功地 用于监 测氧化膜 的开裂和 剥落 〕 。 所谓声 发射 是 指材 料或结构 受 内力或外力 作用产 生变形 或断裂而 以 弹性波 的形成 释放 应变能 的现 象 。 是 一 种高灵 敏度 的裂纹监测 技术 。 当应 用于 高温 下原位动态测试 氧化膜 的开 裂和剥 落 时 ， 尽 管 利 用 了有能量 损 失 的波 导 ， 依 然是 十分 有效 的 。 本文 应 用 技 术对铁基 合金 中形 成 的 、 。 等氧化层 在恒 温 氧化和 随后 的 降 温过 程 中所发 生 的开 裂及剥 落行 为进行 了研 究 。 并 阐述 了铁基 合金 中加入 一 定量 的添 加元 素 、 、 和 等后 合金 氧化层 的物 相和 氧化 层开裂及 剥落行 为 的改变 。 实验方法 实验材料 实验 用 合金 的编号 、 标号及 化学 成分参 见 表 。 一 基体合金是 由 纯 金 属 经真 空 感应 炉 冶炼 的 。 其它 合金 元 素是在 将基体合金重熔 时加入 的 。 铸锭 热锻 成直径 巧 的 圆 棒 。 所 有 合 金均 经 ‘ 退火 。 样 品为直径 的 圆片 。 样 品表面 用 一 。 。 表 实验 合金 的编号 及 化学成分 编号 合 金 】 习 一 余 一 一 一 一 一 一 一 余 一 一 一 一 一 一 余 一 一 一 一 一 一 余 一 一 一 一 一 一 余 一 一 一 一 一 一 余 一 一 一 一 一 一 余 一 一 一 一 一 一 余 一 一 一 一