NiAl共晶合金的高温氧化行为的研究+文献综述(8)
3实验结果与分析
3.1 实验合金的显微组织
图 3.1 NiAl-Cr(Mo)-Hf-Ho合金的扫描电镜背散射成像显微组织图
图 3.2 NiAl-Cr(Mo)-Hf-Ho合金的X-射线衍射图
图 3.1是NiAl-Cr(Mo)-Hf-Ho合金组织的扫描电镜背散射电子成像显微组织图。通过背散射照片结合X射线衍射分析图（图3.2）分析，由于背散射电子对原子序数极为敏感，原子序数大的形成亮区，而原子序数小的形成暗区。所以结果表明，在图3.1中，NiAl-Cr (Mo)-Hf-Ho合金组织是由黑色部分的NiAl相和灰白色部分的层片状Cr(Mo)相组成的共晶合金胞状组织，具有等轴晶的结构，层片状的Cr(Mo)相在冷却过程中呈放射状并垂直于胞壁向四周生长，使其成为一个共晶胞。共晶组织中Cr(Mo)相的大小差别较大，胞心位置尺寸较小，胞界处聚集少量白色的块状相，结合X射线衍射分析结果可以确定在共晶胞的胞界上呈不连续分部的亮白色相为Heusler相（Ni2AlHf）。Heusler相由于熔点最低，最后在NiAl和Cr(Mo)共晶胞界处凝固，呈不规则形状。Ni2AlHf与NiAl的晶格错配产生晶格畸变，从而强化了NiAl合金。
3.2 氧化动力学曲线
试样外形尺寸及表面积见表3-2，实验合金900℃连续氧化100h之内不同阶段试样的重量见表3-3。
表 3-2 试样氧化前的外形尺寸
长/mm 宽/mm 厚/mm 表面积/mm2 总面积/mm2
9.80 9.72 1.70 256.88 515.6352
9.82 9.68 1.76 258.7552
表 3-3 900℃连续氧化100h之内不同阶段试样的重量
时间/h 0 1 2 5 10
重量/g 25.90095 25.90140 25.90204 25.90321 25.90349
时间/h 20 40 60 80 100
重量/g 25.90328 25.90343 25.90363 25.90337 25.90351
图3.3为NiAl-Cr(Mo)-Hf-Ho合金900℃的恒温氧化动力学曲线。从图可见，NiAl-Cr (Mo)-Hf-Ho合金初期氧化速率非常快，随着时间的延长，氧化速率逐渐降低，大约在氧化10h后，氧化速率趋于平缓。这是因为在氧化初期，合金表面及表面上的晶界等缺陷处与氧气直接接触，是氧化物形成地，氧化速率很快，属于氧化膜形成期，随氧化时间的延长，合金表面氧化膜逐渐将合金包围，合金与氧气接触量逐渐减少，氧化速率逐渐减慢，最后过渡到平稳期，即生成完整的氧化膜之后，氧化速率开始减慢，由氧化膜形成阶段转为氧化膜生长阶段，随着氧化膜的增厚，氧化膜对氧化所产生的阻滞效应越大，最终形成完整的保护性氧化层，达到完全抗氧化的作用。从单位面积的氧化增重与恒温氧化时间的关系曲线可以看出，NiAl-Cr(Mo)-Hf-Ho合金的氧化基本符合抛物线规律。在900℃，NiAl- Cr(Mo)-Hf-Ho合金100 h的氧化速率为0.049647mg•cm-2•h-1，小于0.1g•m-2•h-1，由表3-4可知NiAl-Cr(Mo)-Hf-Ho合金在900℃下为完全抗氧化级。
图 3.3 NiAl-Cr(Mo)-Hf-Ho合金900℃的氧化动力学曲线
表 3-4 合金的抗氧化級別
100 h 的氧化速率，g•m-2•h-1 抗氧化級別
﹤0.1 完全抗氧化級
0.1—1.0 抗氧化級
1.0—3.0 次抗氧化級
3.0—10.0 弱抗氧化級
﹥10.0 不抗氧化级3.3氧化膜的组成