金属学报

作者：刘丞济, 孙文瑶, 陈明辉, 王福会

单位：东北大学 沈阳材料科学国家研究中心东北大学联合研究分部 沈阳 110819

关键词：高温合金,细晶结构,高温氧化,放电等离子烧结,

基金：国家自然科学基金项目(51871051);中国博士后科学基金项目(2022M720678)

高温氧化是限制镍基高温合金服役寿命的主要因素之一。本工作旨在通过调控Al含量来提升Ni20Cr合金的抗氧化性能。采用机械合金化(MA)和放电等离子烧结(SPS)的方法制备了Al含量(质量分数)分别为1.5%、3.0%、5.0%的Ni20Cr-xAl合金，对比研究了SPS制备合金与相同成分铸态合金在900℃空气中的高温氧化行为。结果表明，SPS制备合金成分、组织均匀且晶粒细小，大量晶界显著加速了元素的扩散，在Al含量为1.5%时，Al内氧化严重，Cr快速外氧化生成含有大量孔隙和裂纹的Cr2O3膜，而在Al含量为3.0%和5.0%时，形成了保护性的连续致密的α-Al2O3薄膜，合金内部弥散的Al2O3颗粒为外Al2O3膜提供了形核位点并起到了钉扎作用，因此2者表现出优异的抗氧化性能，氧化速率分别为1.06 × 10-7和4.92 × 10-8 mg2/(cm4·s)。铸态合金都发生了内氧化，而且无法形成连续的外Al2O3膜，氧化膜的主要成分为疏松多孔的Cr2O3，因而氧化速率快且发生了氧化膜开裂和剥落。

来源：2024年第4期

《金属学报》期刊编辑部

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