·292· 北京科技大学学报 2004年第3期 化区出现了C的贫化现象.综合各种分析结果， 新发展[J).动力工程，2001,21：1185 试样表面的致密腐蚀产物层以C,O,为主也有少 2 Blum R.Preliminary considerations for the design of a 量的CoCr2O4,整个外层中混有TiO2和AlO,.在连 pulverized coal fired steam boiler with ultra super advan- ced steam parameters.Advanced(700C)PF Power Plant, 续的CO膜下面分布的是高稳定性的AO,.内 EC Contract No SF/1001/97/DK,1997 氧化产物仍然是TO2和A20,合金在初期的氧化 3 Smith G D,Patel S J,Farr N C,et al.The corrosion resis- 机理和750℃氧化时相似，但外部氧化层厚，而且 tance of nickel-containing alloys in coal-fired boiler envi- 氧化层内部的贫Cr区较宽，在水蒸汽的作用下， ronments [A].Corrosion 99 [C].Houston:NACE Interna- Co在氧化膜中的扩散速度提高且比i快，基体 tional,1999.12 中C0通过氧化层向外部扩散而在氧化膜的外部 4 Castello P,Guttmann V,Farr N,et al.Laboratory-simu- 氧化并生成尖晶石相CoCr2O4.但由于氧化时间 lated fuel-ash corrosion of superheater tubes in coal-fired 较上一时间短且水蒸汽含量低，尚不能断定试样 ultra-supercritical-boilers[J.Mater Corros,2000,51:786 5 Smith G D,Sizek H W.Introduction of an advanced super- 表面形成的CO,层在更长时间氧化时的稳 heater alloy for coal-fired boilers [A].Corrosion 2000 [C]. 定性. Houston:NACE International,2000 6 Xie X,Liu Z,Zhao S,et al.Thermal stability of high tem- 3结论 perature corrosion resistant nickel-base superalloy [A]. Hanada S,Zhong Z,Nam S W,Wright R N,eds.The fo 合金在750℃含有10%水蒸汽的空气中的高 urth Pacific Rim International Conference on Advanced 温腐蚀行为先遵从抛物线增长规律后遵从直线 Materials and Processing (PRICM4)[C].Sendai:The Ja- 增长规律，表面氧化膜很薄且致密性较差，主要 pan Institute of Metals,2001.2747 由CrO组成，同时还有较严重的内氧化现象发 7 Zhao S,Xie X.Mechanical properties and microstructure 生，内氧化产物为Ti02和AlO.合金在775℃含 changes after long-term aging at 700C for a nickel-base 有5%水蒸汽的空气中的腐蚀速度较快.表面氧 superalloy [].JUniv Sci Technol Beijing,2003,10(4):42 化产物主要为CrO,CoCr2O4和TiO2,内氧化物为 8赵双群，谢锡善.一种新型镍基高温合金长期时效 TiO2和AlO,.水蒸汽加快了金属离子的扩散速 后的组织和性能).金属学报，2003,39：399 度，使合金的氧化速度加快.腐蚀过程由元素通 9耿树江，王福会，水蒸汽对Ni-20Cr合金及其濺射 微晶涂层1000℃氧化行为的影响).中国腐蚀与防 过氧化膜的传输控制， 护学报，2001,21：95 参考文献 10沈嘉年，周龙江，李铁藩，水蒸气加速Fe-Cr合金高 1史进渊，施圣康，严宏强.电站汽轮机功率和参数的 温氧化的作用[).材料研究学报，1998,12：128 High Temperature Corrosion Behavior of Ni-Cr-Co Base Superalloy in Air with Water Vapor ZHAO Shuangqun'2,XIE Xishan 1)Materials Science and Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Department of Physics,Ningxia University,Yinchuan 750021,China ABSTRACT By means of TGA,SEM(EDX)and XRD,the high temperature corrosion behavior of Ni-Cr-Co base superalloy was studied at 750C and 775'C in air with water vapor.The results indicate that the kinetic curve of the alloy oxidized at 750C for 2480 h in air with 10%water vapor obeys a parabolic law at the initial oxidation stage and then follows a linear law.The oxide scale mainly consists of Cr2O3 and the internal oxides,Al2O,and TiO2,also precipitate in matrix.The protective oxide scale of the alloy oxidized at 775C for 432h in air with 5%water vapor is composed of Cr2O,,TiO,and CoCr2O,and the internal oxides are Al2O,and TiOz.The corrosion speed is quickened because of the presence of water vapor.The corrosion procedure is decided by the transmission of the elements through the oxide scale. KEY WORDS Ni-Cr-Co base superalloy;water vapor;high temperature corrosion;corrosion mechanism一 2 9 2 · 北 京 科 技 大 学 学 报 2 004 年 第 3 期 化 区 出现 了 C r 的 贫化 现象 . 综合 各 种 分析 结 果 , 试样 表 面 的致 密腐 蚀产 物 层 以C 九O 。 为主 也有 少 量 的 C O C几 O ; , 整个 外 层 中混 有 IT O Z 和 A 1 2 O 3 . 在 连 续 的 C 几q 膜 下 面分 布 的是 高稳 定 性 的 1A 2 O 3 . 内 氧化 产物 仍然 是 iT 0 2和 A 取0 3 , 合金在 初 期 的氧化 机理 和 7 50 ℃氧 化 时相似 , 但外 部氧 化层 厚 , 而且 氧化 层 内部 的贫 C r 区 较 宽 , 在水 蒸 汽 的作用 下 , C O 在氧 化膜 中 的扩 散速度提 高且 比 iN 快 , 基体 中 C o 通 过氧 化 层 向外 部扩 散而 在 氧化 膜 的外部 氧 化并 生成 尖 晶石 相 C O C 九 0 4 . 但 由于氧 化 时 间 较 上一 时间短 且水 蒸汽 含量 低 , 尚不能 断定 试样 表 面 形 成 的 C几 0 3 层 在 更 长 时 间 氧 化 时 的 稳 定性 . 3 结 论 合 金 在 7 50 ℃ 含 有 1 0% 水蒸 汽 的 空气 中的高 温 腐蚀 行 为先遵 从 抛 物 线增 长 规 律 后遵 从直 线 增长 规 律 . 表 面氧 化膜 很 薄且 致 密 性较 差 , 主 要 由 C几 O : 组成 , 同时 还有 较严 重 的 内氧 化 现象 发 生 , 内氧 化产 物为 iT q 和 A LO 3 . 合 金在 7 75 ℃ 含 有 5% 水蒸 汽 的 空气 中 的腐蚀 速度较 快 . 表面 氧 化产 物 主要 为 C几 0 3 , C O C 几 0 4和 IT O Z , 内氧 化物 为 IT O Z 和 1A 2 O , . 水 蒸汽 加 快 了金 属 离子 的扩 散 速 度 , 使 合金 的氧 化 速度 加 快 . 腐 蚀 过程 由元素 通 过氧 化膜 的传输 控制 . 参 考 文 献 1 史进渊 , 施圣 康 , 严 宏强 . 电站 汽轮 机功 率和 参数 的 新发 展 [ J ] . 动力 工程 , 2 0 0 1 , 2 1 : 1 15 5 2 B l um R . rP e l im i n ayr c on s i d e r a t1on s for ht e de s i gn o f a P u l v e ir z e d c o al if er d s t e am b o il e r W iht u ltr a sUP e r a d v an - e e d s et 晚 P ar am e t e r s . A Vd an c e d ( 7 0 0 oC ) P F P o w e r P l a n t , E C C o n t r a c t N o S F / 10 0 19/ 7心K , 1 9 9 7 3 S m iht G D , Pat e l S J , F ar N C , e t a l . T h e c o r o s i o n er s i s - tan e e o f n i ck e l 一 c o nt a i n in g a l l o y s i n c o a l 一 ifr e d b o i l e r e vn i - r o nm e in s [A ] . C o or s i o n 9 9 [ C ] . H o u s t o n : N A C E Iin e m a - ti on al , 19 9 9 12 4 C a s et l l o P, G u t tm an V, Far N , et a l . L ab o art o yr 一 s im u - l at e d fu e l 一a s h e o r o s i o n o f s uP e r h e at er t u b e s i n e o a l 一 if r e d u l atr 一 s u P e cr r i t i e a l 一 b o i l e r s [J ] . M aet r C o r o s , 2 0 0 0 , 5 1 : 7 8 6 5 S m iht G D , Si z e k H .W Intr o du c t i o n o f an a vd an e e d s uP e r - h e aet r a l l o y fo r c o a l 一 五r e d b o i l e r s 队 ] . C o r o s i o n 2 0 0 0 [C ] . H o u s t o n : N A C E ntI e nr at i o n a l , 2 0 0 0 6 X i e X , L i u Z , hZ a o S , e t a l . T h e mr a l st ab i l iyt o f h lhg t e m - p e r a t u r e c o mr s i o n r e s i s t ant in e ke l 一 b a s e s uP e ar ll叮 A[ 』 , H an ad a S , Z ho n g Z , N am 5 W, W r l hgt R N , e d s . hT e fo - u rt 】1 P a e iif e 形m I n l e m at i o n a l C o n fe r e n c e o n A d v an c e d M at e r i a l s a n d P r o e e s s l n g 口班C M4 ) [ C l . S e dn a i : T h e J a - Pan h s t iut e o f M e alt s , 2 0 0 1 . 2 7 4 7 7 Z h a o S , 兀e X . M e e h耐 c a l Por P e rt i e s a n d m i e r o s tur c t ur e e h a n g e s a ft e r l o ng 一 et mr ag i ng at 7 00℃ fo r a n i e ke l 一 b a s e s u P e r a ll o y [J ] . J nU i v S e i eT e ho o l B e ij l n g , 2 0 0 3 , 1 0 ( 4 ) : 4 2 8 赵双 群 , 谢锡 善 一种 新型 镍基 高温合 金长 期 时效 后 的组 织和 性 能 [J] . 金 属学 报 , 2 0 03 , 39 : 3 9 9 耿树 江 , 王 福会 . 水蒸 汽对 N i-2 0 cr 合 金及 其溅射 微 晶涂层 1 00 ℃ 氧化 行为 的影响 [J . 中 国腐 蚀与 防 护 学报 , 2 0 0 1 , 2 1 : 9 5 10 沈嘉 年 , 周龙 江 , 李铁 藩 . 水蒸 气加 速 F e 一C r 合金 高 温 氧化 的作用 [J] . 材 料研 究 学报 , 1 99 5 , 2 2 : 12 5 H i g h eT m P e r a t u r e C o r o s i o n B e h va i o r o f N i 一 C r 一 C o B a s e S uP e r a ll o y i n A i r w iht 叭厄t e r Va P o r 寿例 0 hS u a n g甘u n ,只 ), 方7 E iX s h a n ” l ) M at ier a l s S e ien e e an d nE g in e e inr g S e ho o l , nU i v e rs i yt o f s c i e n e e an d eT c hi l o l o gy B e ij ing , B e ij ing 10 0 0 8 3 , C h in a 2 ) D 叩a d m e in o f P hy s i e s , N l n g x i a U n i v er s ity, Yi I1c hu an 7 5 o 0 2 l , C h in a A B S T R A C T B y m e an s o f T G A , S E M (E D X ) an d X R D , het h ihg t e m P e r a t u r e e o or s i o n b e h va i or o f N i 一 C r 一 C o b a s e s uP e ar lloy w a s s ut id e d at 7 5 0 oC an d 7 7 5 ℃ in iar w iht w at er v aP o r . T h e er su lt s in d i e at e ht at ht e ik n e ti e c vur e o f ht e al l o y o x iid z e d at 7 50 ℃ fo r 2 4 8 0 h in iar w it h l o% w at er v aP or o b ey s a P ar ab o li e l aw at ht e 而t i al o x i d at i o n s t ag e an d het n fo ll o w s a lin e ar l .aw hT e o x i d e s e a l e m a l n ly e on s i s t s o f C 乃 0 3 a n d ht e int e m a l o x i d e s , A 1 2 O , an d IT O Z , a l s o P r e e iP it aet in m a tr i X . hT e rP o ot e it ve o x id e s e al e o f ht e a ll o y o x i d i z e d at 77 5 ℃ fo r 4 3 2 h i n ia r 州ht s % w a t e r v a P o r 1 5 e o m P o s e d o f C 几0 3 , IT O Z a n d C o C几 0 4 an d ht e 1 n t e m al o x id e s aer A l 2 O 3 a n d iT O 2 . hT e e o or s i o n s P e e d i s iqu e k e n e d b e c aus e o f ht e P r e s en c e o f w a t er v ap o L hT e e or o s ion P r o c e d Lir e 1 5 d e e ide d 妙 ht e tr asn m i s s ion o f ht e e l em ent s htr o u g h ht e o x i d e s e al e . K E Y W O R D S N i 一 C -r C o b a s e s uP ear ll o y : w aet r v aP o r : hi hg et m Per a t u r e e o or s i o n : e o r o s ion m e e h ian s m