【正文】 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ）題目表面改性GH2135合金高溫腐蝕性能研究 摘 要熱腐蝕在通常情況下為自由能降低的過(guò)程，而且是自發(fā)進(jìn)行的，腐蝕過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致一些金屬損耗，使得材料各個(gè)方面的性能下降，最終導(dǎo)致材料的失效，從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)于在高溫條件下使用的材料，無(wú)論是在設(shè)計(jì)時(shí)的選擇材料還是運(yùn)行過(guò)程中的安全性，研究抗腐蝕的方法十分有必要的。本文通過(guò)對(duì)表面改性后的GH2135合金在600℃、650℃和700℃三種溫度下進(jìn)行熱腐蝕實(shí)驗(yàn)，研究其低溫?zé)岣g行為，通過(guò)電子顯微鏡、SEM進(jìn)行表面觀察分析，探討了GH2135合金的低溫?zé)岣g機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：GH2135合金添加了大量的Ni，Cr，Mo，B，Al，Ti等合金元素，組織形貌發(fā)生了明顯的變化，包括γ奧氏體枝晶軸和枝晶間一些合金元素富集，并出現(xiàn)硼化物(M3B2相)與γ 相的共晶成分時(shí)；熱處理后共晶組織量增加，并在合金晶界處形成M3B2及TiC二次粒子。合金的相結(jié)構(gòu)變化相應(yīng)的影響了低溫?zé)岣g機(jī)制；GH2135合金的腐蝕總重量變化動(dòng)力學(xué)曲線基本符合拋物線規(guī)律，在腐蝕條件為650℃100h時(shí)合金表面膜出現(xiàn)少量剝落，腐蝕溫度進(jìn)一步升高，剝落現(xiàn)象變得嚴(yán)重。合金在熱腐蝕過(guò)程出現(xiàn)貧鉻現(xiàn)象，即在腐蝕過(guò)程Cr2O3形成揮發(fā)性物質(zhì)，在合金表面形成鐵等非保護(hù)性氧化膜。關(guān)鍵詞：表面改性；高溫?zé)岣g；GH2135ABSTRACTThe hot corrosion process was carried out in spontaneous mode with the decreasing of free energy in the usual situation. Moreover, the corrosion process could lead to the consumption some metal ponent, which caused the reducing of mechanical properties for the used material, and that finally led to the inactivation for the tested material and created the huge economic loss. It was important to investigate the corrosive properties in both the safe moved in the process and the choice in the design time for utilized materials which used under the high temperature conditions.The low temperature hot corrosion behavior was investigated under isothermal conditions included 600℃、650℃ and 700℃ for GH2135 alloy in this dissertation. The microstructure of GH2135 alloy before and after the low temperature hot corrosion behavior was analyzed by the optical microscope(OM), SEM and TEM. The mechanism of low temperature hot corrosion was discussed for the GH2135 alloy. The experimental results revealed that large amount of alloyed elements, such as Ni，Cr，Mo，B，Al，Ti, transferred the single phase structure (austenite phase) to multiphase structures (including austenite phase base phase and interdentic region solute phases) for GH2135, which made the mechanism of the low temperature hot corrosion behavior bee plicated. The Cr2O3 protective film was prepared by chemical precipated. The corrosive dynamic curves was fit to the parabolic rule. The spllation was occurred under the corrosive condition of 650℃ and 100h. with the improving testing temperature, the anticorrosive properties became deteriored, and the larger amount spllation was occurred.. At the same time, poorCr and richMo phases was appeared. The nonprotective oxideation film of FeO et al was foemed on the surface of experimental alloy. The volatile matter could be formed for Cr2O3. Keywords: Surfacial modification；Hot corrosion at high temperature；GH2135 目 錄第一章 緒論…………………………………………………………………………1 GH2135的發(fā)展的背景……………………………………………………………1………………………………………………………………1……………………………………………………1…………………………………………………………2 氯化物和硫酸鹽的綜合作用………………………………………………3……………………………………………………4 堿金屬硫酸鹽沉積對(duì)鐵基合金的腐蝕……………………………………4 鐵基合金在KCl鹽膜下的腐蝕……………………………………………5 鐵基合金在（Na、K）2SO4和NaCl混合鹽膜下的腐……………………6………………………………………………………7第二章 實(shí)驗(yàn)方法………………………………………………………………………8 試樣制備…………………………………………………………………………8………………………………………………………………………8 SEM電子顯微鏡掃描和金相顯微鏡觀察……………………………………10 SEM電子顯微鏡觀察樣品的表面形貌……………………………………10 金相顯微鏡觀察樣品的截面組織…………………………………………10 本論文研究的實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線……………………………………………………10第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析…………………………………………………………12 GH2135合金表面顯微結(jié)構(gòu)………………………………………………………12 …………………………………………………13 試樣增重分析……………………………………………………………………14 腐蝕表面形貌觀察分析…………………………………………………………17 對(duì)600℃的試樣表面形貌分析…………………………………………18 對(duì)650℃的試樣表面形貌分析…………………………………………19 對(duì)700℃的試樣表面形貌分析…………………………………………20 截面腐蝕形貌分析………………………………………………………………21第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比討論…………………………………………………………23第四章 結(jié)論…………………………………………………………………………25參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………26致謝…………………………………………………………………………………………28 第一章 緒論 GH2135的發(fā)展背景高溫合金具有良好的高溫強(qiáng)度和抗腐蝕性能、優(yōu)異的抗疲勞和抗蠕變性能、以及甚佳的斷裂能和組織穩(wěn)定性，是現(xiàn)代國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可替代的關(guān)鍵材料。隨著航空航天工業(yè)的迅速發(fā)展，為了滿足燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的高推重比、高增壓比和高渦輪前溫度的三高要求，對(duì)高溫結(jié)構(gòu)材料的要求也越來(lái)越高［1］。鐵基高溫合金是以鐵為基，配以多種元素的合金化作用來(lái)提高其高溫機(jī)械性能和高溫抗腐蝕性能的特種合金。鐵基高溫合金相對(duì)于鎳基和鈷基高溫合金而言，價(jià)格低廉，是一種普遍應(yīng)用于國(guó)防，能源，航空以及核反應(yīng)等領(lǐng)域的高溫結(jié)構(gòu)材料。而GH2135合金作為我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的第一個(gè)渦輪盤鐵基高溫合金，它是我國(guó)自行研制的鐵基沉淀強(qiáng)化高溫合金中使用最早、使用量最大、使用品種最多、研究工作最深入的一種合金，在我國(guó)高溫合金的發(fā)展史上占有非常重要的一頁(yè)。它對(duì)推動(dòng)我國(guó)高溫合金的發(fā)展，特別是鐵基高溫合金的發(fā)展起了不可磨滅的作用。它的研制成功為我國(guó)高溫合金人材培養(yǎng)也起了非常重要的作用。GH2135合金的研制于1978年獲得全國(guó)科學(xué)大會(huì)重大科研成果獎(jiǎng)。在20世紀(jì)70年代，曾大量制作 WP6和 WP6甲發(fā)動(dòng)機(jī)一、二級(jí)渦輪盤，裝備1 000多架殲擊機(jī)和強(qiáng)擊機(jī)在外場(chǎng)正式投入使用，其中還有 300多架飛機(jī)援外。在那個(gè)年代這是一種值得稱贊的奇跡［2］。高溫腐蝕包括高溫氧化腐蝕、鈉硫腐蝕、碳腐蝕、釩蝕及沖蝕。除高溫氧化腐蝕外，其余統(tǒng)稱為熱腐蝕。合金的熱腐蝕是指在高溫燃?xì)庵泻蛉剂虾秃}環(huán)境中由于燃燒而沉積在表面的硫酸鹽引起的加速氧化現(xiàn)象。它對(duì)合金高溫零件的破壞作用比單純高溫氧化要嚴(yán)重得多［3,4］。下面就從熱腐蝕的酸堿熔融機(jī)理、氯化鈉的腐蝕機(jī)理、硫酸鈉和氯化鈉的綜合腐蝕機(jī)理三方面進(jìn)行熱腐蝕機(jī)理的介紹。熱腐蝕的酸堿熔融機(jī)理目前為許多人所接受，最初由Bornstein等提出。該模型認(rèn)為，在熱腐蝕時(shí)，由于金屬或合金的表面上形成的具有保護(hù)性的膜層在沉積的液態(tài)熔鹽中不斷地被溶解而造成加速腐蝕。其要點(diǎn)是氧化膜在熔鹽中的溶解度。合金中如果表面上形成Al2O3膜，則可能存在下列反應(yīng)；Al2O3+O2=2AlO2當(dāng)熔鹽中存在氧離子活度梯度時(shí)，Al2O3膜在氧離子活度高的氧化物/熔鹽一側(cè)被溶解，而在熔鹽/氣體界面上再沉淀出來(lái)，此時(shí)Al2O3已是無(wú)保護(hù)性的。此外，如果生成Al2S3，由于Al2O3氧化迅速，可能促使整個(gè)熱腐蝕反應(yīng)加速進(jìn)行。NiAl基合金的表面形成Cr2O3時(shí)，則發(fā)生：Cr2O3+2O2+3/2O2=2CrO42該反應(yīng)降低了熔鹽中的氧離子活度，使NiO的溶解被抑制。同時(shí)，硫酸鈉中的氧離子活度即使在熔鹽/氣體界面上也不會(huì)低到使上述反應(yīng)向左進(jìn)行。當(dāng)熔鹽中CrO42的濃度達(dá)到飽和時(shí)，熱腐蝕也就停止了，合金表面上保持著連續(xù)的Cr2O3保護(hù)膜。氧離子濃度越高