金属学报

作者：李永梅, 谭子昊, 王新广, 陶稀鹏, 杨彦红, 刘纪德, 刘金来, 李金国, 周亦胄, 孙晓峰

单位：1 中国科学技术大学 材料科学与工程学院 沈阳 110016；2 中国科学院金属研究所 师昌绪先进材料创新中心 沈阳 110016

关键词：镍基单晶高温合金,高温氧化,氧化层剥落,氧化动力学,γ′相退化,

基金：辽宁省优秀青年基金项目(2021-YQ-02);沈阳市中青年科技创新人才支持计划项目(RC220440)

为了应对先进航空发动机中材料研发成本大幅攀升的实际问题，亟需研发新型低成本高性能的镍基单晶高温合金。本工作以一种仅含3%Re (质量分数)的新型低成本第三代镍基单晶高温合金为研究对象，分析该合金1120 ℃高温下的氧化动力学行为与γ′相退化规律。结果表明：氧化前5 h，样品表面形成连续且均匀的三层氧化膜结构，此时氧化膜较薄(厚度仅约5 µm)，合金的氧化增重遵循次抛物线动力学规律；氧化10~100 h，Al2O3层间裂纹的萌生与扩展加速表面保护性氧化膜的剥落，导致样品内部的氧化加剧，反应形成AlN以及大面积的氧化反应区(ORD)，合金的氧化增重遵循线性动力学规律；氧化150 h后，ORD底部形成连续且曲折的Al2O3层，有效阻碍合金元素与O元素的扩散，并随着Al2O3层的增厚，合金的氧化增重逐渐接近抛物线动力学规律。此外，样品表面的高温氧化反应会加速合金中近表面γ′相的退化以及有害TCP相的析出。合金表面氧化膜与基体之间结合强度不足，是该基础合金非连续氧化条件下抗氧化性能低于连续氧化条件下的主要原因。

来源：2025年第7期

《金属学报》期刊编辑部

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