论文部分内容阅读
DZ444是一种新型定向凝固抗热腐蚀高温合金,主要用于制作舰船及工业燃气轮机热端部件涡轮叶片和导向叶片。苛刻的工作环境要求其具有优异的抗高温氧化及抗热腐蚀性能。本文以DZ444B合金和添加微量稀土元素Y和Ce后的DZ444C合金为对象,简单介绍了两合金的微观组织和力学性能并重点研究了两合金的高温氧化行为和热腐蚀行为,通过对比稀土元素Y和Ce带来的影响探索相关的机理。结果表明：稀土元素Y和Ce可以细化DZ444合金的枝晶组织并增加合金铸态组织中的共晶数量。前者与稀土元素可以降低形核功以及其氧化物和硫化物能提供额外的晶核有关,而后者与Y和Ce原子半径较大可加剧固液界面前沿元素偏析有关。稀土元素Y和Ce对合金的拉伸性能影响不大但略微降低持久性能。这是因为加入稀土元素的合金晶界处未析出细小的链状碳化物。然而,合金拉伸及持久的断裂机制并未因稀土元素的加入而改变,均为以塑性断裂为主的混合断裂机制。DZ444合金在700-950℃的氧化动力学规律符合抛物线规律,其高温氧化过程主要受Cr3+离子在以Cr203为主的氧化膜中的扩散控制。这与是否添加稀土元素无关。然而,稀土元素极易偏聚于合金表面,促进保护性Cr203膜的形成从而阻止合金的进一步氧化并能有效抑制合金的内氧化。另外,稀土元素可以降低合金的氧化激活能和950℃时的氧化膜厚度,但不改变氧化膜组成。经950℃/100h氧化后氧化膜下方合金基体中存在明显的γ’分解区,加入稀土元素的合金γ’分解区宽度明显减小。DZ444合金热腐蚀过程分为三个阶段：Cr等元素的选择性氧化、氧化层的硫化及硫元素渗入基体后的再氧化。稀土元素Y和Ce主要通过促进选择性氧化膜的形成来提高DZ444合金的浸盐和涂盐热腐蚀性能。