NiAl共晶合金的高温氧化行为的研究+文献综述(10)
3.7讨论
NiAl由于表面能够形成完整单一的氧化铝而具有优异的抗高温氧化性能，而NiAl中加入大量的Cr和Mo等合金化元素对氧化性能有一定的影响，使得合金氧化规律复杂化。合金化元素的大量加入使NiAl合金由单相转变为多相结构。合金的相结构变化相应地影响了其氧化机制，因为βNiAl相和Cr(Mo)相将同时暴露于氧化环境中。对NiAl-Cr(Mo)合金，β是基体相，由于β基体中含Al量较高，因此在氧化过程中A12O3膜能够很快地沿基体β相表面形成。在氧化过程中，合金基体中的Cr(Mo)相也同时暴露于空气中并产生氧化。由于A12O3的生长速度比Cr2O3的慢，A12O3膜不可能迅速覆盖Cr(Mo)相，故在氧化过程中沿基体中的Cr(Mo)相生成Cr2O3。
影响NiAl氧化行为的因素包括温度、化学计量比、活性元素等。本课题研究的实验合金NiAl-Cr(Mo)-Hf-Ho合金中元素Hf、Ho具有活性元素效应，可降低合金的氧化速度并改善氧化膜的抗剥落能力。少量的Hf均匀、细微的弥散分布在合金中可显著的提高合金的抗氧化能力，改善A12O3膜与合金基体的附着性，但是Hf的加入量过大导致活性元素的金属间化合物相在晶界沉淀，易优先氧化形成局部腐蚀，对合金的氧化性能产生不利影响。Ho作为合金中添加的微量稀土元素，可以改变Al和Cr在氧化过程中的传质机制，由Al和Cr向外传输变为O向内传输，使合金的氧化质量增加明显减小，消除氧化膜中的空隙及大幅度减轻内氧化。并且稀土元素在合金表面层富集形成稀土氧化物，对氧化膜有钉扎作用，提高了氧化膜的黏附性，使合金的抗高温氧化性能得到提高。
尽管NiAl-Cr(Mo)-Hf-Ho合金中具有较高的Al含量，但由于该合金氧化后表面为A12O3和Cr2O3以及极少量的HfO2组成的多相结构，多相结构有相界存在，而Hf的氧化物是比较疏松，容易开裂，这就使得合金表面在氧化过程中难以形成连续的A12O3保护膜。因此，对于作为高温结构材料的NiAl-Cr(Mo)-Hf-Ho合金，活性元素的加入提高了其力学性能和抗高温氧化性能，但破坏了A12O3保护膜的连续性，这对材料的抗氧化性能是不利的。