王宏亮等：高温合金GH4169与GH4202在富氧气氛中的燃烧行为 ·1293· 图.燃烧热传输、液态金属传输和氧传输是合金燃烧 可能的主要限制因素，概括起来是燃烧反应物与燃烧 热量传输 合金基体 热的限制因素.在实验观察与分析中可以证实燃烧过 质量传输 程中氧的传输并非主要限制环节.这是因为在合金燃 合金 燃烧热 基体熔化 传导、对流 氧传输 烧前沿熔融液滴的燃烧过程中，由于表面张力、对流的 存在，能够提供足够的氧与液态金属发生燃烧反应，另 熔化区 外由熔化区可以判断在燃烧过程中液态金属的供应是 二次凝固区) 充足的，所以在燃烧过程中液态金属的传输也非主要 提供 氧 限制环节.在燃烧层中液态金属与氧发生燃烧反应， 液态金属 燃烧放热 是整个燃烧反应区的热源，合金基体吸收热量熔化，为 燃烧层 燃烧层提供充足的液态金属，同时燃烧热传递给氧化 物区，使氧化物维持液态并且保障氧的传输，一旦燃烧 燃烧放热 燃烧生成 热降低使熔化区与氧化物区冷却凝固，燃烧就会终止 氧化物 由于单位时间内燃烧层燃烧释放热量大小直接影响到 氧化物区 ■0，溶人 合金整体热量、质量和氧的传输，而燃烧热由燃烧层中 合金元素的含量、各元素燃烧热等因素决定，将与燃烧 熔融态氧化物 在重力作用下 层中元素燃烧相关的因素统称为合金元素在燃烧层中 滴落 的燃烧行为，因此燃烧层中合金元素的燃烧行为是决 图5合金燃烧传输过程 定合金整体燃烧的关键性因素，是整个燃烧反应的主 Fig.5 Transport process of heat,mass and oxygen during alloy com- 要限制环节. bustion 2.2.3合金元素对合金燃烧性能的影响 剧下降，氧化物中Ni含量很低：在GH4169合金中元 为探究在燃烧前沿各合金元素的燃烧行为，用能 素Cr和Fe经燃烧大量进入氧化物区，元素b、Mo、Ti 谱对燃烧区（熔化区一氧化物区）元素成分线扫描，如 和AI在燃烧层中富集：在GH4202合金中元素Cr、Ti 图6所示.结果表明两种合金中Ni在界面处含量急 和经燃烧大量进入氧化物区.可见合金燃烧过程 100F(a 100-b) 60 40 1.0 2.0 0 4.0 10 3.0 4.0 长度m 长度um 100 2.0 0 4.0 长度n 长度n 比 化区 图6合金元素在燃烧界面含量线性分布.(a,b)GH4169合金：(c,d)GH4202合金 Fig.6 Elemental line profiles of the combustion interfaces:(a,b)GH4169 alloy:(c,d)GH4202 alloy王宏亮等: 高温合金 GH4169 与 GH4202 在富氧气氛中的燃烧行为 图． 燃烧热传输、液态金属传输和氧传输是合金燃烧 可能的主要限制因素，概括起来是燃烧反应物与燃烧 热的限制因素． 在实验观察与分析中可以证实燃烧过 程中氧的传输并非主要限制环节． 这是因为在合金燃 烧前沿熔融液滴的燃烧过程中，由于表面张力、对流的 存在，能够提供足够的氧与液态金属发生燃烧反应，另 外由熔化区可以判断在燃烧过程中液态金属的供应是 充足的，所以在燃烧过程中液态金属的传输也非主要 图 6 合金元素在燃烧界面含量线性分布 . ( a，b) GH4169 合金; ( c，d) GH4202 合金 Fig． 6 Elemental line profiles of the combustion interfaces: ( a，b) GH4169 alloy; ( c，d) GH4202 alloy 限制环节． 在燃烧层中液态金属与氧发生燃烧反应， 是整个燃烧反应区的热源，合金基体吸收热量熔化，为 燃烧层提供充足的液态金属，同时燃烧热传递给氧化 物区，使氧化物维持液态并且保障氧的传输，一旦燃烧 热降低使熔化区与氧化物区冷却凝固，燃烧就会终止． 由于单位时间内燃烧层燃烧释放热量大小直接影响到 合金整体热量、质量和氧的传输，而燃烧热由燃烧层中 合金元素的含量、各元素燃烧热等因素决定，将与燃烧 层中元素燃烧相关的因素统称为合金元素在燃烧层中 的燃烧行为，因此燃烧层中合金元素的燃烧行为是决 定合金整体燃烧的关键性因素，是整个燃烧反应的主 要限制环节． 2. 2. 3 合金元素对合金燃烧性能的影响 为探究在燃烧前沿各合金元素的燃烧行为，用能 谱对燃烧区( 熔化区--氧化物区) 元素成分线扫描，如 图 6 所示． 结果表明两种合金中 Ni 在界面处含量急 图 5 合金燃烧传输过程 Fig． 5 Transport process of heat，mass and oxygen during alloy com￾bustion 剧下降，氧化物中 Ni 含量很低; 在 GH4169 合金中元 素 Cr 和 Fe 经燃烧大量进入氧化物区，元素 Nb、Mo、Ti 和 Al 在燃烧层中富集; 在 GH4202 合金中元素 Cr、Ti 和 Al 经燃烧大量进入氧化物区． 可见合金燃烧过程 ·1293·