NiAl共晶合金的高温氧化行为的研究+文献综述(6)
综上所述，氧化铝膜的生长至今仍是需要不断深入研究的课题。
1.6.2 Cr2O3氧化膜的性质和生长机制
Cr2O3是在高温下唯一的热力学稳定的固相铬氧化物，其晶体结构和点缺陷的情况已在第四章做了论述．为了清楚认识铬与氧的反应行为和Cr2O3氧似膜的生长机制，首先分析铬的氧化情况。在300~600℃，铬的初期氧化为对数规律，然后转变为抛物线规律四。700℃以上时，在空气或在氧气中，氧化呈现抛物线规律。但是不同研究者实测的抛物线速度常数可相差4个数量级。图 1.7为有关这方面研究的数据．值得注意的是，图1.7中Caplaw和Spronle的数据是通过金相测出的，而其它数据根据热重法得到。实验数据有如此大的差别，有多重原因，包括试样的制备方法，实验过程等。一般认为，铬氧化初期形成的氧化膜在很大程度上决定了以后的氧化行为。所有这些现象本质上还是由于Cr2O3氧似膜中的点缺陷浓度极低，各种因素对扩散都有比较敏感的影响所造成的[7]。
图 1.7 未合金化的铬的抛物线氧化膜速度常数
1.7研究本课题的目的和意义
二元Ni—Al由于具有较高的Al含量，在高温条件下能够形成具有低生长速率的单一完整的稳态A12O3氧化膜而具有优良的抗高温氧化性能。NiAl一直作为航空发动机涡轮叶片和导向叶片的防护涂层材料，用作镍基合金零件的涂层已有30年的历史[13]。而作为潜在的高温结构材料，二元Ni-Al的室温塑性差和高温强度低限制了它的应用。合金化是克服NiAl合金的低温脆性和高温强度不足等缺点的有效途。70年代初期，Cline等研究了定向凝固方法制备的NiAl-Cr和NiAl-Cr(Mo)合金的微观组织与力学性能，并且通过改进工艺获得了24.1 MPa•m1/2的断裂韧性和良好的高温性能。目前这一体系的研究引起了人们的广泛关注，Daroliat与Darolia等报道了Heusler相(Ni2A1Hf)沉淀强化高强NiAl单晶合金(AFN-12和AFN-20)，并成功地进行了试车[9]。受此启发，在NiAl-Cr(Mo)基体中加入适量的Hf、Ho元素，形成Heusler相进行沉淀强化，得到一种新型的NiAl共晶合金。由于高温合金成分的复杂性，其氧化性能随合金化学成分的不同而千差万别。因此，应对每一种高温合金的氧化性能进行研究与评价。本文即对这种新型NiAl共晶合金的高温氧化行为进行研究，为它的实际应用提供实验和理论基础。
2本课题的研究内容、实验方法
2.1研究内容
NiAl合金由于具有熔点高，密度低，导热性良好等性能，作为高温合金潜在的替代材料，得到了广泛的重视，本课题主要研究一种NiAl基共晶合金在900℃静态空气中的高温氧化行为。NiAl-Cr(Mo)-Hf-Ho合金，合金的配料成分为（原子百分数，at.%）：Ni余量；31Al；34Cr；4.3Mo；0.1Hf；0.05Ho 详见表2-1。
表 2-1 实验合金的化学成分
(原子百分数，at.%)
Ni Al Cr Mo Hf Ho
余量（30.55） 31 34 4.3 0.1 0.05
2.2实验方法
氧化试样经切割加工成尺寸为10mm×10mm×2mm 的样品，用不同型号的砂纸将试样打磨，使其呈现出光亮的金属光泽，再经过清洗、超声波去脂等表面处理，放入马弗炉中加热，在100 h之内，取不同时间段对试样进行氧化，氧化一段时间后取出冷却，称重，然后再放回到炉中氧化，冷却，再称重，如此循环即可测得不同氧化时间样品重量变化[8]。
将试样置于预烧至恒重的A12O3坩埚中，使之与坩埚壁保持线(点)接触。氧化实验在马弗炉内进行，氧化温度为900℃。采用静态增重法测定合金的氧化动力学曲线，在氧化一定时间（分别为1、2、5、10、20、40、60、80、100 h）后，取出坩埚在GH-252光电分析天平称重，实验值为3个试样的平均值，这样通过若干个试验数据就可得到一条样品重量随时间变化的氧化动力学曲线。用XRD，SEM和EDS等观察和分析氧化膜组成与形貌，并对氧化膜横截面进行观察分析。