Vol.26 No.3 赵双群等：NiCC0基高温合金在含有水蒸汽的空气中的高温腐蚀行为 ·291· 化，但因合金中含有足够高浓度的铬，铬的选择 线衍射除了显示出基体的衍射峰外，还表明产生 性氧化速度快，样品表面迅速氧化生成完整的 的腐蚀产物有Cr,O,CoCra(04和TiO2.图4是试样 CO,保护层，环境中水蒸汽的存在提高了Cr离 表面形成的腐蚀产物的形貌.从图中可以看出腐 子的扩散速度，促使Cr发生选择性氧化网.水蒸 蚀产物颗粒细小均匀，已经布满整个样品的表 汽的存在也使得生成的CO膜的稳定性降低， 面，但因腐蚀时间相对较短，原试样表面的磨痕 致使其厚薄不均并出现裂纹.氧化膜中的裂纹是 仍可看到，且腐蚀产物膜的致密程度也稍差些， 元素的快速扩散通道，在动力学上表现为氧化增 重加快.在发生外氧化时同时发生A1的内氧化. 随着实验的进行，氧化主要由C,O膜中的扩散 所控制，基体中的C不断向外扩散、O向内扩散， 继续结合生成新的氧化膜.当氧化膜的厚度达到 一定程度时，就起到了阻碍O和C接触的作用， 而且氧化膜的结构致密，缺陷少，使得元素的传 输缓慢，在动力学曲线中就表现出氧化增重趋于 平稳阶段，基本上遵循抛物线规律，由于合金中 的Al含量低，在CrO,膜的内侧没有形成连续的 图4试样在775℃含5%H,0空气中腐蚀432h后试样 AlO膜，AlO,颗粒弥散或相对集中地分布在 的表面形貌 Fig.4 Surface morphology of the sample after corrosion CIO,膜中以及CrO,膜和基体之间.合金中Ti含 for 432 h at 775'C in air with 5%H,O 量相对较高，且T和0的亲合力也较强，在氧化 过程中，也发生了Ti的内氧化和外氧化. 图5是试样的截面形貌及元素的面分布，试 2,2合金在775℃含5%H,0空气中的高温腐蚀 样的外层是一层比较致密而均匀的腐蚀产物，无 合金在温度775℃下含有5%水蒸汽的空气 裂纹出现，和基体的界面清晰，界面处是不连续 中腐蚀432h后试样的增重为0.47mg/cm2.虽然实 的颜色较深的腐蚀产物，基体内部也出现了内氧 验未能再继续进行下去，而且环境中的水蒸汽含 化产物.表面层富含Cr,Ti和O,也有少量的Al, 量低于上一实验环境中的水蒸汽含量，但已经看 靠近外表面有少量的Co和Ni,内氧化区域较宽， 出合金在775℃腐蚀时，氧化速度明显要高.X射 内氧化产物含有较多的A1和T,而且整个内氧 Co 5μm Cr 图5试样在775℃含5%H,0空气中腐蚀432h后的截面形貌及元素面分布 Fig.5 Cross-section morphology of the sample after corrosion for 432 h at 775'C in air with 5%H,O and X-ray maps of ele- mentsN 2 6 V . l b 0 . 赵双 群 等 3 : N 习 C i 」 r - C 基高 温合 金 在含 有水 蒸汽 的空 气 中的 高温 腐蚀 行 为 一 O 2 19 - 化 , 但 因 合金 中含 有足 够 高 浓度 的铬 , 铬 的选择 性氧 化 速 度 快 , 样 品 表 面迅 速 氧 化 生 成 完 整 的 C 介0 3 保 护 层 , 环境 中水蒸 汽 的 存在 提 高 了 rC 离 子 的扩 散速 度 , 促 使 C r 发生 选 择 性氧 化 `9] . 水蒸 汽 的存在 也使 得 生成 的 C乃 0 3膜 的 稳定 性 降低`l0] , 致使 其厚 薄不 均 并 出现裂 纹 . 氧 化膜 中的裂 纹 是 元素 的快 速扩 散 通道 , 在动 力 学上表 现 为氧 化增 重加 快 . 在 发 生 外氧 化 时 同 时发 生 A I 的 内氧 化 . 随着 实验 的进 行 , 氧 化 主要 由 C 乃 0 3 膜 中的 扩散 所 控 制 , 基 体 中 的 C r 不 断 向外 扩 散 、 O 向内扩 散 , 继 续 结合 生成 新 的氧 化膜 . 当氧 化膜 的 厚度达到 一定 程度 时 , 就 起 到 了阻碍 O 和 C r 接触 的作 用 , 而且 氧 化膜 的结 构致 密 , 缺 陷少 , 使得 元 素 的传 输缓 慢 , 在 动力 学 曲线 中就 表现 出氧 化 增重 趋于 平 稳 阶段 , 基 本 上遵 循抛物 线 规 律 . 由于 合金 中 的 A l 含 量低 , 在 C乃 0 , 膜 的 内侧 没有 形 成 连 续 的 A 1 2O , 膜 , A飞O , 颗 粒 弥 散 或 相 对 集 中 地 分 布 在 C r Z O 3膜 中 以及 C几 O , 膜和 基 体 之 间 . 合 金 中 iT 含 量相 对较 高 , 且 iT 和 O 的亲合 力 也较 强 , 在 氧化 过 程 中 , 也 发 生 了 iT 的 内氧化 和外 氧 化 . .2 2 合 金在 7 75 ℃ 含 5% 玩0 空 气 中 的高 温腐 蚀 合 金 在 温度 7 75 ℃ 下 含 有 5% 水 蒸 汽 的 空气 中腐蚀 4 32 h 后试 样 的增 重 为 .0 47 m g c/ m 2 . 虽然 实 验 未 能再继 续 进行 下 去 , 而 且环 境 中的水 蒸汽 含 量 低 于上 一实 验 环境 中 的水 蒸汽 含量 , 但 己 经看 出合 金在 7 75 ℃ 腐 蚀 时 , 氧 化速 度 明显 要高 . X 射 线 衍射 除 了显 示 出基体 的衍 射 峰外 , 还表 明产 生 的腐蚀 产 物 有 C几 0 3 , C o C几 0 4 和 iT 0 2 . 图 4 是 试 样 表 面形 成 的腐蚀 产 物 的形貌 . 从 图 中可 以看 出腐 蚀 产 物颗 粒 细 小 均 匀 , 己 经 布满 整 个 样 品 的表 面 , 但 因腐 蚀 时 间相 对较 短 , 原试样 表 面 的磨 痕 仍 可看 到 , 且腐 蚀 产 物膜 的致 密程 度 也稍 差 些 . 图 4 试样 在 7 75 ℃ 含 5%玩0 空气 中腐 蚀 43 2 h 后试 样 的表 面形 貌 F i g · 4 S u r fa e e m o r P h o l o gy o f t h e s a m Ple a ft e r c o r or s i o n fo r 4 3 2 h a t 7 7 5℃ in a ir w i t h s % 2H 0 图 5 是试 样 的截 面 形 貌及 元 素 的 面分 布 . 试 样 的外层 是 一层 比较 致 密而 均 匀 的腐蚀 产 物 , 无 裂 纹 出现 , 和 基 体 的 界面 清 晰 , 界 面 处 是不 连 续 的颜 色较 深 的腐蚀产 物 , 基 体 内部 也 出现 了 内氧 化 产 物 . 表 面层 富含 C r, iT 和 0 , 也 有 少量 的 lA , 靠近 外 表 面有 少 量 的 C o 和 N i , 内氧 化 区域 较 宽 , 内氧 化 产 物含 有 较 多 的 lA 和 iT , 而 且 整个 内氧 图 5 试 样在 7 75 ℃ 含 5% 瓦0 空 气 中腐蚀 4 32 h 后的截 面 形貌 及 元素面 分 布 F ig · 5 C or s s 一 s e e t i o n m o r P h o lo gy o f t h e s a m P l e a ft e r e o r or s i o n fo r 4 3 2 h a t 7 7 5℃ i n a i r w i t h s % 残o a n d X 一 r a y m a P s o f el e - m e n st