【正文】 鹽中的溶解度比在Fe、Ni的氧化物高得多［17］，容易以CrO42的形式溶解，也可能生成揮發(fā)性極強的氧氯化物。310SS的腐蝕產(chǎn)物包括Fe2OCr2ONiO、k2O。腐蝕后，經(jīng)過觀察，三種材料都形成了疏松的氧化層，而隨著時間延長，表面的腐蝕產(chǎn)物與基體的黏附性能變差。人們除了關(guān)注材料的高溫氧化、硫化外，還更加關(guān)注垃圾中經(jīng)常出現(xiàn)的氯化物，如KCl，NaCl，HCl等在垃圾焚燒中的腐蝕問題［1315］。張允書、史良權(quán)等在研究文獻中論述，在鐵基合金中，合金元素Cr和Al能發(fā)生優(yōu)先氧化，增加他們的含量有助于富Cr或Al氧化層的形成，因而對提高合金耐蝕性能是有益的。在腐蝕8h后，隨著熱腐蝕的進行，疏松Fe2O3沉積層和合金表面致密氧化層均在成長，前者的成長速度并不快于后者。疏松氧化物為Fe2O3，而致密氧化物層的組成與材料有關(guān)。它們的耐高溫腐蝕性能，特別是耐沉積物引起的熱腐蝕性能，對上述裝置的安全運行是至關(guān)重要的。c）b）a）圖3 Na2SO4和NaCl對氧化膜的綜合作用在當今，航空、航海用燃氣渦輪發(fā)動機上使用的熱端部件，經(jīng)常受到工業(yè)環(huán)境、海洋氣氛以及燃料燃燒時產(chǎn)生的硫酸鹽、鹵化物或其它混合鹽的污染，而導致合金葉片熱腐蝕失效。盡管Na2SO4單獨對形成Cr2O3氧化膜的合金的破壞作用較小，但如果合金表面有NaCl共存，則形成的氣態(tài)氯氧化鉻可使連續(xù)緊密的氧化膜破裂，甚至與基體合金分離。尤其在海洋大氣環(huán)境里工作的渦輪發(fā)動機往往要受到Na2SO4和NaCl腐蝕介質(zhì)的綜合作用。c）b）a）圖2 NaCl對Cr2O3氧化膜的破壞過程有關(guān)反應方程式如下4NaCl+Cr2O3+3O2=2Na2CrO4+2CrO2C12(氣)4NaCl+Cr2O3+2SO3+3/2O2=2CrO2C12(氣)+Na2SO4氣態(tài)CrO2C12在發(fā)動機中存在時間極短，很快轉(zhuǎn)化成鉻酸鹽，這可由對腐蝕產(chǎn)物含有鉻酸鹽的定量分析得到證明。隨著溫度的升高，氯化鈉的蒸氣壓力越來越高，越有利于NaCl蒸氣向氧化膜深處滲透，再加之高溫下反應速率加快，所以，一般NaCl在高溫區(qū)對氧化膜的破壞性比低溫區(qū)更為嚴重。酸堿熔融可以不斷地自持進行，熱腐蝕的速度很快，而堿性熔融則必須存在能維持熔鹽膜兩端氧離子活度梯度的反應，一般情況下，堿性熔融進行到一定程度就不在進行了，熱腐蝕速度相對較慢，腐蝕產(chǎn)物層較薄。氧離子濃度越高，溶液的堿性越大，因此，這種形式溶解的過程稱為堿性熔融。此外，如果生成Al2S3，由于Al2O3氧化迅速，可能促使整個熱腐蝕反應加速進行。熱腐蝕的酸堿熔融機理目前為許多人所接受，最初由Bornstein等提出。除高溫氧化腐蝕外，其余統(tǒng)稱為熱腐蝕。GH2135合金的研制于1978年獲得全國科學大會重大科研成果獎。鐵基高溫合金相對于鎳基和鈷基高溫合金而言，價格低廉，是一種普遍應用于國防，能源，航空以及核反應等領(lǐng)域的高溫結(jié)構(gòu)材料。合金在熱腐蝕過程出現(xiàn)貧鉻現(xiàn)象，即在腐蝕過程Cr2O3形成揮發(fā)性物質(zhì)，在合金表面形成鐵等非保護性氧化膜。對于在高溫條件下使用的材料，無論是在設(shè)計時的選擇材料還是運行過程中的安全性，研究抗腐蝕的方法十分有必要的。本文通過對表面改性后的GH2135合金在600℃、650℃和700℃三種溫度下進行熱腐蝕實驗，研究其低溫熱腐蝕行為，通過電子顯微鏡、SEM進行表面觀察分析，探討了GH2135合金的低溫熱腐蝕機理。關(guān)鍵詞：表面改性；高溫熱腐蝕；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 實驗方法………………………………………………………………………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 本論文研究的實驗技術(shù)路線……………………………………………………10第三章 實驗結(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600℃的試樣表面形貌分析…………………………………………18 對650℃的試樣表面形貌分析…………………………………………19 對700℃的試樣表面形貌分析…………………………………………20 截面腐蝕形貌分析………………………………………………………………21第四章 實驗結(jié)果對比討論…………………………………………………………23第四章 結(jié)論…………………………………………………………………………25參考文獻……………………………………………………………………………………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)代國防建設(shè)和國民經(jīng)濟發(fā)展不可替代的關(guān)鍵材料。而GH2135合金作為我國獨創(chuàng)的第一個渦輪盤鐵基高溫合金，它是我國自行研制的鐵基沉淀強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，在我國高溫合金的發(fā)展史上占有非常重要的一頁。在20世紀70年代，曾大量制作 WP6和 WP6甲發(fā)動機一、二級渦輪盤，裝備1 000多架殲擊機和強擊機在外場正式投入使用，其中還有 300多架飛機援外。合金的熱腐蝕是指在高溫燃氣中含硫燃料和含鹽環(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。