高温合金的热腐蚀详解
不同温度下DD6_单晶高温合金的燃气热腐蚀行为研究
装备环境工程第20卷第12期·20·EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING2023年12月不同温度下DD6单晶高温合金的燃气热腐蚀行为研究杨丽媛，张骐，孙志华，刘明，赵明亮（北京航空材料研究院 航空材料先进腐蚀与防护航空科技重点实验室，北京 100095）摘要：目的研究DD6高温合金在650、800、950 ℃等3种典型温度的燃气热腐环境下的耐腐蚀性能。
方法采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）等测试方法，研究不同温度下DD6高温合金的热腐蚀行为。
结果与结论随着温度的升高，合金的腐蚀速率呈逐渐增加的趋势。
当温度为650、800 ℃时，合金的腐蚀速率较小；当温度为950 ℃时，表面腐蚀产物明显剥落，腐蚀程度明显增加。
在650 ℃下，DD6合金的腐蚀层较薄，主要为NiO、Al2O3等氧化物。
在800、950 ℃下，腐蚀层分为2层，外层由2部分构成，最外侧为一薄层NiO和Co3O4等的混合物，次外层为相对疏松的NiO，内层为Al2O3和Cr2O3构成的相对致密的腐蚀层。
腐蚀层下方的基体中，出现了γ'相退化区，并且出现了明显的内硫化现象，加剧了热腐蚀作用。
关键词：DD6；单晶高温合金；燃气热腐蚀；微观形貌；内硫化中图分类号：TG132.3 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2023)12-0020-06DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2023.12.003Hot Gas Corrosion Behavior of Single Crystal Superalloy DD6 at Different Temperature YANG Li-yuan, ZHANG Qi, SUN Zhi-hua, LIU Ming, ZHAO Ming-liang(Aviation Key Laboratory of Science and Technology on Advanced Corrosion and Protection for Aviation Material,AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials, Beijing 100095, China)ABSTRACT: The work aims to study the corrosion resistance of DD6 super alloy in three typical hot gas corrosion environ-ments at 650 ℃, 800 ℃ and 950 ℃. The corrosion behavior of DD6 super alloy was investigated by X-Ray Diffraction, scan-ning election microscopy and energy dispersive X-ray spectrum (EDS). The hot corrosion rate of alloy increased with the in-crease of temperature. The hot corrosion rates at 650 ℃ and 800 ℃ were relatively low. Significant spallation of corrosion products and obvious corrosion occurred at 950 ℃. The corrosion layer of DD6 alloy at 650 ℃ was relatively thin, mainly composed of oxides such as NiO and Al2O3. The corrosion products were divided into two layers at 800 ℃ and 950 ℃. The outer layer consisted of two parts, the outermost layer was a mixture of a thin layer of NiO and Co3O4, the secondary layer was loose NiO and the inner layer was a relatively dense corrosion layer composed of Al2O3 and Cr2O3. The phase γ' degradation zone appeared in the alloy below the corrosion layer, and there was obvious internal vulcanization phenomenon which acceler-ated the hot corrosion.KEY WORDS: DD6; single crystal super alloy; hot gas corrosion; microstructure; internal vulcanization收稿日期：2023-10-29；修订日期：2023-12-11Received：2023-10-29；Revised：2023-12-11引文格式：杨丽媛, 张骐, 孙志华, 等. 不同温度下DD6单晶高温合金的燃气热腐蚀行为研究[J]. 装备环境工程, 2023, 20(12): 20-25. YANG Li-yuan, ZHANG Qi, SUN Zhi-hua, et al. Hot Gas Corrosion Behavior of Single Crystal Superalloy DD6 at Different Temperature[J]. Equipment Environmental Engineering, 2023, 20(12): 20-25.第20卷第12期杨丽媛，等：不同温度下DD6单晶高温合金的燃气热腐蚀行为研究·21·DD6单晶高温合金具有优异的综合力学性能（拉伸、持久、蠕变）和良好的抗氧化性，目前已广泛应用于航空发动机和燃气轮机关键热端部件[1-8]。
高温合金的热腐蚀
热腐蚀的影响因素
温度：随着温度的增加，热腐蚀速率加快。
盐膜成份：Na2SO4是盐膜的主要成分,但纯腐蚀性并不很强,往往因为其中 混有少量NaCl，腐蚀性才大大增强。
气体环境：O2是参与氧化的主要元素，SO2，SO3等杂质也参与反应过程, 它们存在数量的多少或分压的大小对热腐蚀过程有很大影响。
合金元素：对高温合金的抗热腐蚀性有重要影响。 钛对抗热腐蚀性有益。合金中含量愈低，钛的加入量就应愈多。 铝是一个重要的抗高温氧化的元素，当合金中的铝含量超过5%，在合金表
结果分析
6%
利用 Origin 图形计算软件模拟了3 种合金的热腐蚀深度动力学曲线方 程式如下: No. 1 合金: y = 1. 23x + 0. 90 No. 2 合金: y = 0. 90x + 0. 42 No. 3 合金: y = 0. 44x + 1. 10
9%
17%
随着合金中的 Cr 含量的增 加，合金的抗热腐蚀能力 也增强
6
9
17
？
实验流程
10 mm × 10 mm ×2 mm 的试样， 去污打磨
涂盐腐蚀 （Na2SO4∶ Na Cl = 3 ∶ 1 的饱 和盐溶液 ）
900 ℃ 静态常压的大气中分 别保温 1，2，5，10，30， 60 h
表征方法
X射线衍射分析(X-ray diffraction ) D/max 2500PCX 型射线衍射仪 ，确定腐蚀产物相结构 电子探针显微分析（Electron Probe Micro Analysis） EPMA-1610 型电子探针分析仪，观察腐蚀层前沿元素分布情况
外腐蚀层主要分布为 Cr，Ni，Co，Al 的氧化物，合金的内 腐蚀层主要分布尺寸较小的 Cr S。
各种高温合金特性的介绍
各种高温合金特性的介绍高温合金是指在高温环境下具有良好性能的合金材料。
它们具有耐高温、抗氧化、抗蠕变等特性，在航空航天、能源、化工等领域具有广泛应用。
下面将介绍几种常见的高温合金及其特性。
1.镍基高温合金镍基高温合金是目前应用最为广泛的一类高温合金。
它们的主要特性如下：-耐高温性能优异：镍基高温合金能在高温下保持良好的力学性能，能在1000℃以上长期使用。
-抗氧化：镍基高温合金能在高温气氛中形成致密的氧化层，防止进一步氧化。
-耐蠕变性能优异：镍基高温合金具有优异的抗蠕变性能，能在高温下长期承受较大的应力而不发生塑性变形。
-抗化学侵蚀能力强：镍基高温合金能够抵抗大多数腐蚀介质的侵蚀，适用于复杂的化工环境。
2.钛基高温合金钛基高温合金是一类新兴的高温合金材料，其主要特性如下：-耐高温性能优异：钛基高温合金可以在600℃以上长期使用，一些类型的钛基高温合金甚至可以在900℃以上使用。
-轻质高强度：钛基高温合金具有较低的密度和高的强度，适用于高温结构轻量化的需求。
-抗氧化：钛基高温合金通过表面氧化处理形成一层致密、防氧化的外层，具有很好的抗氧化性能。
-耐腐蚀性：钛基高温合金在酸碱、盐等腐蚀介质中的耐蚀性能较强，适用于复杂化学环境。
3.铝基高温合金铝基高温合金是一类用铝为基础元素的高温合金。
其主要特性如下：-耐高温性能优异：铝基高温合金一般在500℃以上能够长期使用，一些铝基高温合金甚至在900℃以上也有应用。
-轻质高强度：铝基高温合金的密度较低，但强度较高，适用于高温结构轻量化和高载荷需求。
-抗氧化：铝基高温合金能在高温下形成致密的氧化层，具有较好的抗氧化性能。
-耐蠕变性能优异：铝基高温合金能在高温下保持较好的力学性能，抗蠕变性能突出。
4.铂基高温合金铂基高温合金是一类以铂为基础元素的高温合金-高温稳定性：铂基高温合金在高温下具有较高的稳定性，具有较好的抗氧化性能。
-耐蠕变性能优异：铂基高温合金具有优异的抗蠕变性能，可以在高温高应力下使用。
高温合金的热腐蚀机理及其防护措施
高温合金的热腐蚀机理及其防护措施一、高温合金的概念及用途高温合金是指在高温、高氧环境下仍能保持优异性能的合金材料。
它具有高温抗氧化、高强度、高韧性、高耐腐蚀性等特点，广泛应用于航空、航天、化工、电力、石化等领域。
二、高温合金的热腐蚀机理在高温、高氧、高湿、高盐等极端环境下，高温合金容易受到热腐蚀的影响，导致其性能下降或失效。
其主要热腐蚀形式包括氧化腐蚀、硫化腐蚀、氯化物腐蚀、碳酸盐腐蚀等。
1.氧化腐蚀氧化腐蚀是高温合金在高温氧化气氛中所遭受的最常见形式的腐蚀，它是指合金表面发生的氧化反应，生成氧化物层。
氧化层沿晶腐蚀现象也是氧化腐蚀的一种重要表现。
2.硫化腐蚀硫在高温燃烧的过程中，容易形成SO2等硫化性气体，这些气体与含硫化合物和水蒸气等反应，形成比氧化层更为薄的硫化层，引起高温合金材料内部的腐蚀问题。
3.氯化物腐蚀氯化物腐蚀是一种以氯离子作为催化剂的高温热腐蚀形式。
在大气中能够形成氯离子的化合物有盐酸、NaCl、KCl等。
氯化物在高温下能和金属表面反应，产生不溶于氯化物的金属氯化物或在金属表面形成氯化物纹理。
4.碳酸盐腐蚀碳酸盐腐蚀是在高温下由于含有CO2和氧气的气氛而形成的一种腐蚀现象。
碳酸盐腐蚀主要发生在高温下氧化和硫化气氛之外的环境中，通常在电站汽轮机和炉膛中发生。
三、高温合金的防护措施高温合金在使用过程中，应采取以下防护措施：1.涂层技术涂层技术是目前最常用的高温合金防腐蚀措施之一。
涂层材料的主要性能表现为抗氧化、抗腐蚀、高耐热性能、抗磨损、涂层附着度好等。
2.氩弧焊堆焊技术氩弧焊堆焊技术是一种高温合金受腐蚀的修复方法。
通过采用氩弧焊堆焊技术，将高温合金无损修复，伸长其使用寿命。
3.添加合金元素合理添加合金元素能够提高高温合金的耐腐蚀性能。
比如，添加Cr、Si等元素能够增强氧化膜的稳定性；添加Al能够增加材料的高温强度等。
4.正常维护正常维护也是高温合金防护的重要措施，如灰尘清理、水分控制、及时更换受腐蚀部件等。
高温合金的特点
高温合金的特点
高温合金的特点
一、强度高
高温合金具有极高的强度，其最大的优势之一就是可以承受非常高的温度下的应力，能够确保在高温环境下获得良好的抗腐蚀性。
这种特性使高温合金成为极其适合用于高温环境下的工业生产的材料，在航空、航天等高技术产业中，也能应用到许多火炉、锅炉、发动机零件、汽车上等上。
二、耐腐蚀性强
高温合金具有优异的耐腐蚀性，可以抵御大多数腐蚀性介质，使其在各种腐蚀性情况下保持其原有特性。
由于其耐腐蚀性强，广泛应用于化工、冶金、石油等行业。
三、热容量大
高温合金具有良好的热容量，能够在热和冷的转变中极好的稳定性，而且即使是极低的温度也能够达到其原有的特性。
四、抗高温氧化性好
高温合金具有极佳的抗高温氧化性，能够在高温下抵抗氧化损伤，它可以显著提高器件的耐用性，这也是其备受欢迎的原因之一。
五、综合性能优良
在综合性能方面，高温合金同样表现不凡，无论是耐热性、耐腐蚀性、强度、热容量还是抗高温氧化性等，它们都表现出强劲的优势。
- 1 -。
热腐蚀过程氧与高温合金元素反应及其扩散 关键技术
热腐蚀过程氧与高温合金元素反应及其扩散关键技术全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：热腐蚀是指高温下金属材料与气体中的腐蚀物质发生反应，导致金属材料表面遭受腐蚀的一种现象。
热腐蚀引起了高温合金元素与氧气之间的反应及其扩散，对于高温合金材料的应用和性能有着重要的影响。
本文将对热腐蚀过程中氧与高温合金元素的反应及其扩散的关键技术进行探讨。
在高温环境下，金属材料容易与氧气发生氧化反应，形成氧化物。
高温合金材料中常用的元素如镍、钴、铬等，容易与氧气发生化学反应，形成氧化物，在高温下则容易发生热腐蚀。
热腐蚀主要是由氧化物的形成和扩散过程引起的。
氧与高温合金元素的反应及其扩散是研究热腐蚀行为和机制的重要内容。
氧化物的形成是热腐蚀过程中的第一步。
当金属表面暴露在氧气环境中时，金属表面的原子会与氧气中的氧原子结合形成氧化物。
氧化物主要包括氧化镍、氧化钴、氧化铬等。
氧化物的形成会导致金属表面的化学成分发生变化，使金属表面逐渐失去原有的性能，导致金属材料的腐蚀和损坏。
氧与高温合金元素的反应是热腐蚀过程中的关键环节。
高温合金材料中的元素与氧气发生反应的速率取决于反应的速率常数和反应的能垒。
在高温条件下，元素原子在金属表面迁移的活动性增加，促使元素与氧气更容易发生反应。
氧与高温合金元素反应生成氧化物的过程是一个复杂的物理化学过程，涉及到原子的迁移、电子的转移等多种机制。
氧与高温合金元素的扩散是导致热腐蚀的另一个重要因素。
氧化物在金属表面形成后，会向金属内部扩散，使得金属材料整体遭受腐蚀。
氧与高温合金元素的扩散速率取决于氧化物的溶解度、原子扩散速率等因素。
扩散过程中，氧化物颗粒会沿晶界、孔隙等通道向金属内部扩散，导致金属内部也受到腐蚀。
针对氧与高温合金元素的反应及其扩散过程，研究人员提出了一系列关键技术来控制和减缓热腐蚀的发生。
首先是合金设计技术，通过改变高温合金材料的成分和结构，提高其抗氧化性能和抗腐蚀性能，减少氧化物的形成和扩散。
热腐蚀
二、热腐蚀机制
M+S→MS
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
M+MS→M· MS(共晶)
式中，R表示某还原性的组分；M· MS为金属和金属硫化物共晶，如Ni· NiS。 (2) M· MS共晶被穿过盐膜的氧分子所氧化，而释放出硫化物。这些硫化物可再次 与金属基体的组元形成共晶，即 M· MS+O2 →MO+MS M+MS→M· MS(共晶) 上述各个过程的不断进行，便导致了金属的严重损耗。
二、热腐蚀机制
3．电化学模型
引起热腐蚀的表面熔融沉积盐是电解质，热腐蚀本质上是一个电化学过程，认为在 热腐蚀中存在阴阳极反应。
阳极为金属的溶解反应：
M → Mn++ ne
阴极为多种氧化剂的还原，如O2、 SO3或S2O72- 等
SO3+2e→SO2+O2-→SO32-
S2O72-+ e→SO42-+ SO3SO3- + e→S02+O2上述反应将显著影响熔盐层的酸碱度，为形成疏松氧化物提供必要条件。
一、热腐蚀及特征
热腐蚀通常表现出如下的特征：
在覆盖着熔融的硫酸盐或其他化合物薄层下进行的高温腐蚀
热腐蚀分为两个阶段：孕育期和加速腐蚀期。 由于熔盐的生成和存在有一定的温度界限，热腐蚀发生也有一定的温度区间。 在腐蚀形态上，热腐蚀的表面层为疏松多孔的、无附着力的氧化物和硫化物的混
合物，在合金的内部则往往存在着沿晶界分布的硫化物。
二、热腐蚀机制
4．低温热腐蚀
一般高温合金产生热腐蚀的温度范围大约为800 ~ 1 000℃，但是在燃气中有SO3 存在的条件下，由于SO3与构件表面上的金属氧化物反应生成硫酸盐与Na2SO4组成了 低熔点共晶体，这样，在硫酸钠熔点(884℃)以下，约为600~ 750℃温度区间，也能 导致严重的热腐蚀，此现象称为低温热腐蚀。
ni基高温合金γ'相化学腐
ni基高温合金γ'相化学腐摘要：1.镍基高温合金概述2.γ"相的化学腐蚀特点3.镍基高温合金γ"相腐蚀机理4.抗腐蚀策略与应用正文：镍基高温合金是一种广泛应用于航空航天、能源、化工等领域的材料，因其具有优异的高温强度、抗氧化性、耐腐蚀性等性能而备受关注。
然而，镍基高温合金在某些环境下会发生腐蚀，其中γ"相腐蚀是一种较为常见的现象。
本文将对镍基高温合金γ"相的腐蚀特点及机理进行分析，并提出相应的抗腐蚀策略。
一、镍基高温合金概述镍基高温合金是指以镍为基体，加入一定比例的铬、钴、钨、钼等元素组成的一种合金。
在高温环境下，镍基高温合金具有较高的抗氧化性、热疲劳性、蠕变性等性能。
其中，γ"相是镍基高温合金中的一种重要相，对合金的力学性能和腐蚀性能具有显著影响。
二、γ"相的化学腐蚀特点1.腐蚀形态：γ"相腐蚀主要表现为局部腐蚀，如点腐蚀、缝隙腐蚀等。
这些腐蚀形态往往导致合金表面出现坑洼、脱落等损伤。
2.腐蚀速率：γ"相腐蚀速率较快，尤其在高温、高湿、含氧环境下，合金的腐蚀速率更为明显。
3.腐蚀产物：γ"相腐蚀产物主要为氧化物、硫化物等，这些腐蚀产物会进一步加剧合金的腐蚀。
三、镍基高温合金γ"相腐蚀机理1.电化学腐蚀：镍基高温合金在含有氯离子、硫离子等活性离子环境下，易发生电化学腐蚀。
活性离子在合金表面与合金元素发生反应，产生局部腐蚀。
2.氧化膜破裂：镍基高温合金在高温环境下，表面会形成一层氧化膜保护层。
然而，在某些条件下，氧化膜会发生破裂，导致合金表面暴露，进而发生腐蚀。
3.合金元素扩散：在腐蚀过程中，合金中的铬、钨等元素会向腐蚀前沿扩散，使得腐蚀产物不断生成并堆积，从而加速腐蚀进程。
四、抗腐蚀策略与应用1.合金成分优化：通过调整合金成分，提高镍基高温合金的抗氧化性、耐腐蚀性。
例如，增加铬、钨等元素的含量，以提高合金的耐腐蚀性能。
热处理工艺对高温合金材料的高温氧化和热腐蚀性能的改善
热处理工艺对高温合金材料的高温氧化和热腐蚀性能的改善热处理工艺是对材料进行加热、保温和冷却，以改善材料的性能。
对于高温合金材料来说，热处理工艺能够有效地改善其高温氧化和热腐蚀性能。
高温氧化是指在高温下，材料与氧气反应产生氧化物的过程。
在高温环境中，高温合金与氧气相接触时会出现氧化反应，导致材料表面形成氧化层，从而影响材料的性能。
由于氧化层的形成通常会导致材料的脆化和降低材料的机械性能，因此必须采取措施来改善高温合金的高温氧化性能。
首先，热处理工艺中的固溶处理能够使高温合金中的元素溶解均匀，减少了材料中的晶界和孿生相，提高了材料的均匀性和抗氧化能力。
其次，陶瓷涂层是提高高温合金材料耐高温氧化能力的重要方法。
通过涂覆陶瓷材料，可以在材料表面形成有效的隔离层，阻止氧气的渗透和反应，从而降低氧化速率。
磨料喷涂、等离子喷涂和物理气相沉积等技术可以实现陶瓷涂层的制备。
再次，一些特殊的热处理工艺可以产生致密的氧化层，从而提高材料的氧化抗性。
例如，渗碳处理可以在高温合金表面形成一层富碳的氧化层，减少氧气渗透和反应。
其中，高温碳氮渗透可通过改变高温合金表面的化学成分，提高高温合金的抗氧化能力。
热腐蚀是指在高温和腐蚀介质的共同作用下，材料表面发生的腐蚀现象。
高温合金材料通常会用于极端的高温和腐蚀环境中，例如航空发动机内的高温气流和废气处理厂中的高温腐蚀介质。
因此，提高高温合金的热腐蚀性能也是非常重要的。
热处理工艺对高温合金的热腐蚀性能的改善主要通过以下几个方面实现。
首先，热处理工艺能够调整高温合金的化学成分，增加合金中抗腐蚀元素的含量，如铬、钼等，从而提高材料的抗腐蚀能力。
其次，合理的热处理工艺可以改善高温合金的晶界结构，减少晶界腐蚀敏感性。
通过固溶处理和时效处理，可以消除晶界偏析和沉淀，提高材料的晶界结晶度和韧性，从而降低晶界的腐蚀敏感性。
再次，采用表面改性技术可以形成一层陶瓷涂层，提高高温合金的抗腐蚀能力。
例如，电化学磨削、电沉积、等离子喷涂等技术可以在高温合金表面形成致密的陶瓷层，防止腐蚀介质的侵蚀。
Inconel800高温合金腐蚀性能
Inconel800高温合金腐蚀性能
Inconel800是Fe-Ni-Cr基固溶强化型变形高温合金，在1000℃以下使用。
合金具有优良的抗高温腐蚀性能和良好的工艺性能，组织稳定性良好。
合金的加工和焊接性能良好，采用冷热加工都易于成形。
该合金适于制作苛刻腐蚀介质条件下、要求高温长时工作的零部件。
主要产品有热轧和锻制棒材、热轧板、冷轧薄板、冷轧（拔）无缝管、冷轧带和锻件等。
Inconel800化学成分
Inconel800物理及力学性能
密度熔点
7.97g/cm³-
以下Inconel800数据为上海墨钜提供，想了解更多可搜索（上海墨钜）
Inconel800热处理制度
棒材、热轧板、冷轧薄板、冷轧（拔）无缝管、冷轧带和锻件的标准热处理制度为：
1000℃-1060℃/AC，保温时间根据材料的直径或厚度而定。
不同温度下DSMII镍基高温合金热腐蚀试验
收稿日期：2019-11-08基金项目：航空动力基础研究项目资助作者简介：刘明坤（1988），男，硕士，工程师。
引用格式：刘明坤，李艳明，刘宇，等.不同温度下DSM11镍基高温合金热腐蚀试验[J].航空发动机，2023，49（2）：168-174.LIU Mingkun ，LI Yanming ，LIU Yu ，et al.Hot corrosion behaviors test of DSM11Ni-base superalloy under different temperature[J].Aeroengine ，2023，49（2）：168-174.不同温度下DSM11镍基高温合金热腐蚀试验刘明坤，李艳明，刘宇，刘欢，佟文伟，乔志（中国航发沈阳发动机研究所，沈阳110015）摘要：为了研究DSM11镍基高温合金的抗热腐蚀性能，对该合金在650、750、850℃条件下涂覆5%NaCl+95%Na 2SO 4混合盐膜进行腐蚀试验。
利用金相显微镜（OM ）、扫描电子显微镜（SEM ）、能谱仪（EDS ）和X 射线衍射仪（XRD ）等手段，对合金被腐蚀200h 后的表面形貌、物相组成、元素和腐蚀层的分布情况以及腐蚀机理进行分析。
结果表明：随着试验温度的升高，合金表面腐蚀程度逐渐加重、腐蚀产物组成逐渐复杂、失重加大、腐蚀产物层厚度增大；合金的腐蚀产物层均可分为3层，最外层和中间层主要为氧化物，内层由颗粒状氧化物和硫化物组成，O 和S 的侵入现象表明合金发生了较明显的内氧化与内硫化现象；在3种温度下，合金表面生成连续稳定的Al 2O 3保护层，抑制了热腐蚀反应的进行，对基体存在有效的保护作用，表明合金具有一定的抗热腐蚀性能。
关键词：DSM11镍基高温合金；热腐蚀；内氧化；内硫化；Al 2O 3保护层；航空发动机中图分类号：V252.2文献标识码：Adoi ：10.13477/ki.aeroengine.2023.02.022Hot Corrosion Behaviors Test of DSM11Ni-base Superalloy under Different TemperatureLIU Ming-kun ，LI Yan-ming ，LIU Yu ，LIU Huan ，TONG Wen-wei ，QIAO Zhi（AECC Shenyang Engine Research Institute ，Shenyang 110015,China ）Abstract ：In order to study the thermal corrosion behaviors of DSM11Ni-base superalloy,corrosion tests were conducted on the alloy coated with 5%NaCl+95%Na 2SO 4mixed salt films at 650,750,and 850℃.The surface morphology,phase composition,distribution of ele⁃ments and corrosion layer,and corrosion mechanism of the alloy after 200hours corrosion were analyzed using metallographic microscopy (OM),scanning electron microscopy (SEM),energy dispersive spectroscopy (EDS),and X-ray diffraction (XRD).The results show that with the increase of temperature,corrosion status on the surface of the superalloy gradually becomes serious,corrosion products become compli⁃cated,the loss of mass gradually increases and the thickness of the corrosion layer gradually increases.The corrosion layer of the superalloy can be divided into three layers,the outer and middle layers are multilayer oxides,and the inner layer is composed of granular oxides and sulfides,the intrusions of O and S indicate that the superalloy has obvious internal oxidation and internal sulfuration.At three temperatures,a continuous and stable Al 2O 3protective layer is formed on the alloy surface,which inhibits the thermal corrosion reaction and effectively protects the matrix,indicating that the alloy has a certain thermal corrosion resistance.Key words ：DSM11Ni-base superalloy;thermal corrosion;internal oxidation;internal sulfuration;Al 2O 3protective layer;aeroengine第49卷第2期2023年4月Vol.49No.2Apr.2023航空发动机Aeroengine0引言DSM11镍基高温合金是以镍为基体，能在600~900℃高温下稳定工作，具有较好的抗氧化性、抗燃气腐蚀性、抗疲劳性等优良的综合性能，是燃气轮机涡轮叶片不可替代的关键结构材料[1-3]。
高温合金材料失效分析与改进方法研究
高温合金材料失效分析与改进方法研究概述高温合金材料在航空航天、能源和化工等领域中起着重要作用。
然而，在高温环境下，材料容易受到各种因素的影响而失效。
因此，对高温合金材料的失效分析和改进方法的研究显得尤为重要。
本文将探讨高温合金材料失效的主要原因，分析常见的失效模式，并提出改进方法。
高温合金材料失效原因高温环境下，高温合金材料容易受到以下几个主要因素的影响而失效：1. 氧化高温环境中的氧气会与合金表面相互作用，形成氧化层。
过厚的氧化层会导致材料的力学性能下降，最终导致材料失效。
2. 热腐蚀高温环境中存在的酸性、碱性和盐性化合物会腐蚀合金材料，导致材料的力学性能降低。
3. 疲劳长时间高温下的循环应力加载也会导致合金材料失效。
高温下，材料的循环疲劳寿命会大幅度降低。
常见的高温合金材料失效模式在高温环境中，高温合金材料常见的失效模式包括：1. 脆性断裂高温合金材料在高温下易发生脆性断裂。
脆性断裂会导致材料发生瞬时失效，对于一些关键部位而言，后果可能非常严重。
2. 疲劳断裂由于高温环境下的循环加载作用，高温合金材料容易发生疲劳断裂。
疲劳断裂是材料在长期循环加载下逐渐失效的一种常见模式。
3. 蠕变失效在高温高应力条件下，高温合金材料会发生蠕变现象，导致材料的形变和失效。
改进方法针对高温合金材料的失效问题，我们可以考虑以下改进方法：1. 材料改良通过改变合金材料的组成和制备工艺，可以提高材料的耐高温性能。
例如，添加稀土元素、优化晶粒结构和化学成分等方法可以提高材料的抗氧化和耐腐蚀性能。
2. 表面处理在高温合金材料表面施加涂层可以增强其耐高温性能。
常见的表面处理方法包括热喷涂、化学气相沉积和物理气相沉积等。
3. 结构改进通过改变高温合金材料的结构设计，可以减轻应力集中、提高强度和韧性。
例如，利用复合材料或纳米多孔结构设计可以增强材料的耐热性能。
4. 温度控制合理的温度控制可以减少高温合金材料的失效风险。
通过控制工作温度、制定合理的升温和降温过程等，可以降低材料失效的风险。
镍基高温合金金相腐蚀液和配制方法及腐蚀方法
镍基高温合金金相腐蚀液和配制方法及腐蚀
方法
镍基高温合金是一种具有优异高温强度、耐腐蚀性和抗疲劳性能
的合金材料，广泛用于航空航天、能源、化工等领域。
然而，合金在
高温下还是会受到金相腐蚀的影响，这会导致材料性能的损失和寿命
的缩短。
金相腐蚀液是一种用于检测材料金相组织和腐蚀性能的试剂。
在
镍基高温合金金相腐蚀中，常用的液体是1%的硝酸和2%的氢氟酸混合液。
使用时将试样浸泡在液体中，经过一定时间后取出进行观察。
由
于镍基高温合金中含有大量的镍和铬等抗腐蚀元素，因此腐蚀程度较低，不容易发现。
为了使金相腐蚀液更加敏感，常常需要进行配制。
常用的配制方
法是将3.3 g的氢氟酸加入到96.7 g的1%硝酸溶液中，搅拌均匀即可。
需要注意的是，配制时应当佩戴手套和护目镜等防护用具，以免对身
体造成损害。
在腐蚀实验时，一般采用浸泡法和划痕法。
浸泡法是将试样浸泡
在金相腐蚀液中，观察其腐蚀程度；划痕法是用刀片在试样表面刻出
一条细缝，再将腐蚀液滴在细缝处进行腐蚀。
总之，在研究镍基高温合金的腐蚀性能时，金相腐蚀液是一个非
常重要的工具，可以帮助了解材料的组织和腐蚀性能，为后续的材料
研究提供基础数据。
高温合金材料腐蚀与失效机理研究
高温合金材料腐蚀与失效机理研究随着科技的不断发展，高温合金材料在能源、航空航天等领域中得到了广泛的应用。
然而，在高温、高压、腐蚀等极端环境下，高温合金材料容易出现腐蚀和失效问题。
因此，研究并解决高温合金材料腐蚀与失效机理问题，对于材料的长期稳定运行至关重要。
本文将综述高温合金材料腐蚀与失效机理的研究进展。
一、高温合金材料的基本概念和特点高温合金材料是一种能够在高温环境下保持其机械性能和稳定性能的金属材料。
主要由铬、钴、镍等高熔点金属元素和铝、钛等增加强度的元素构成。
其主要特点包括优异的高温强度、抗氧化性和耐腐蚀性。
二、高温合金材料的腐蚀机理高温环境下，高温合金材料的腐蚀主要表现在氧化腐蚀和硫化腐蚀两方面。
（一）氧化腐蚀由于高温合金材料富含铝、钛等易氧化的金属元素，高温环境下这些元素与氧气发生反应，会形成一层致密的氧化物层覆盖在材料表面，起到一定的保护作用。
但是，在高温高压等极端条件下，氧化物层可能破裂、龟裂或剥落，进而导致基体的暴露，使其遭受腐蚀。
此外，压力、温度和气氛中的化学成分等也常常对高温合金材料的氧化腐蚀机理产生影响。
（二）硫化腐蚀高温合金材料在含硫介质中容易产生硫化腐蚀。
高温环境下，硫化物与合金表面的金属元素发生反应，产生易腐蚀的硫酸盐或硫酸化合物，在高温高压下，这些化合物可能发生高速腐蚀或者渗透进入材料内部，损害材料的性能和结构。
三、高温合金材料的失效机理高温合金材料的失效机理主要表现在应力腐蚀、蠕变和疲劳等方面。
（一）应力腐蚀高温高压环境下，高温合金材料遭受氧化或硫化腐蚀，材料表面的应力会发生变化。
此时，由于材料的应力和环境的化学腐蚀作用的共同影响，材料可能遭受应力腐蚀失效。
（二）蠕变蠕变是高温合金材料失效的另一种主要机理。
蠕变是指材料在高温高应力下，由于原子间的扩散和结构发生变化等原因，其形状和尺寸会发生不可逆的变化。
长期的蠕变作用会导致高温合金材料失效。
（三）疲劳在高温高压、高应力的条件下，高温合金材料容易发生疲劳失效。
高温合金的性能
高温合金是在高温下具有较高力学性能、抗氧化和抗热腐蚀性能的合金。
高温合金按基体成分可分为镍基高温合金、铁镍基高温合金和钴基高温合金，其中镍基高温合金发展最快，使用也最广，铁镍基高温合金次之。
按强化方式分为固溶强化合金和析出强化合金（或称时效沉淀强化合金）等。
按成型方式和生产工艺分为变形合金、铸造合金、粉末冶金合金和机械合金化合金。
固溶强化高温合金的基体为面心立方点阵的固溶体，在其固溶度范围内通过添加铬、钴、钼、钨、铌等元素，提高原子间结合力，产生点阵畸变，降低堆垛层错能，阻止位错运动，提高再结晶温度来强化固溶体。
固溶强化的效果取决于合金化元素的原子尺寸及加入量。
原子半径较大、熔点较高的钼和钨具有较好固溶强化作用，两者总含量可达18%~20%。
铬可防止高温氧化和热腐蚀，但含量过高会降低γ’相的固溶度，使合金的热强性下降。
镍基固溶强化高温合金一般均具有优良的抗氧化、抗热腐蚀性能，塑性较高、焊接性能好，但热性相对较低。
铁镍基固溶强化高温合金，虽然与镍基固熔强化高温合金相比在热强性、抗氧化和抗热腐蚀等方面略差一些，但仍具有良好的力学性能、较好冷热加工工艺性能和焊接性能。
析出强化高温合金是在固溶强化高温合金的基础上，通过添加较多的铝、钛、铌等元素而发展的。
这些无元素除了强化固溶体外，通过时效处理，与镍结合形成共格稳定、成分复杂的Ni3(Al Ti)相(也就是γ’相，具有长程有序的面心立方结构)或Ni3(Nb AI Ti)相（也就是γ’’相，有序体心四方结构）金属间化合物，同时钨、钼、铬等元素与碳形成各种碳化物（如MC M6C M23C6等）由于γ’(γ’’)相和碳化物存在，使合金的热强性大大提高。
此外，这类合金中还可以加入微量的硼、锆和稀士元素、形成间隙相，强化晶界。
近年来发展的一些合金，往往采用固溶，析出和晶界多种方式强化，使合金具有优良的综合性能。
随着AI Ti Nb 等γ’(γ’’)相形成元素含量的提高，其强化效果也增大，热强性提高，但合金的冷热加工性能和焊接性能随之下降。
镍基高温合金金相腐蚀液和配制方法及腐蚀方法
镍基高温合金金相腐蚀液和配制方法及腐蚀方法随着工业化的不断发展，高温合金的应用越来越广泛。
在高温、高压、强腐蚀环境下，镍基高温合金具有优异的耐蚀性、高温强度和耐热性，成为了航空、航天、能源等领域不可或缺的材料。
然而，镍基高温合金在使用过程中也会受到各种腐蚀的影响，导致材料的失效。
因此，研究镍基高温合金的腐蚀液、配制方法和腐蚀方法，对于提高材料的耐腐蚀性能具有重要意义。
一、镍基高温合金的腐蚀液镍基高温合金的腐蚀液是指在高温、高压、强腐蚀环境下与镍基高温合金发生化学反应的液体。
镍基高温合金的腐蚀液种类繁多，常见的有硫酸、硝酸、氢氟酸、氯化铵等。
这些腐蚀液都具有一定的腐蚀性，能够对镍基高温合金表面产生一定的损伤和腐蚀。
因此，研究镍基高温合金材料在不同腐蚀液中的腐蚀性能，对于选择合适的材料和腐蚀液具有重要意义。
二、镍基高温合金的配制方法镍基高温合金的配制方法主要包括熔炼法、粉末冶金法、化学气相沉积法等。
其中，熔炼法是最常用的一种方法。
熔炼法是将各种金属元素按一定比例混合后，在高温下进行熔炼，然后经过铸造或锻造等加工工艺制成镍基高温合金。
粉末冶金法是将各种金属元素制成粉末，然后在高温下进行烧结或热等静压成型，最终得到镍基高温合金。
化学气相沉积法是将各种金属气体通过化学反应在基板上生成薄膜，经过多次沉积和热处理后形成镍基高温合金。
不同的配制方法对镍基高温合金的组织结构、力学性能和耐腐蚀性能都有一定的影响，因此选择合适的配制方法对于提高材料的性能具有重要意义。
三、镍基高温合金的腐蚀方法镍基高温合金的腐蚀方法主要包括静态腐蚀和动态腐蚀。
静态腐蚀是指将镍基高温合金样品放置在腐蚀液中静置一段时间，观察样品在腐蚀液中的腐蚀情况。
动态腐蚀是指将镍基高温合金样品放置在流动的腐蚀液中，通过改变流速、温度、压力等条件，模拟实际工作环境下的腐蚀情况。
静态腐蚀和动态腐蚀都能够模拟实际工作环境下的腐蚀情况，但动态腐蚀更接近实际情况，能够更准确地评估材料的耐腐蚀性能。
高温合金的腐蚀特性与抗腐蚀机制研究
高温合金的腐蚀特性与抗腐蚀机制研究一、引言高温合金指的是能够在高温环境中保持较高强度和较好稳定性的金属合金。
由于其高温性能突出、抗腐蚀性强等特点，广泛应用于石油、化工、航空、能源等领域。
然而，在高温高压、复杂腐蚀气氛下，高温合金仍然可能发生腐蚀，因此，对于其腐蚀特性及抗腐蚀机制的研究至关重要。
二、高温合金的腐蚀特性1.化学腐蚀高温合金在高温氧化气氛下会发生化学腐蚀，主要包括氧化、硫化、氯化、氟化等，其中氧化是最为普遍的腐蚀方式。
氧化膜的形成是高温合金自保护的一种方式，但氧化膜上可能存在缺陷，使在腐蚀气氛中仍会发生腐蚀。
2.热腐蚀高温合金在高温、高压、高速气流、冲蚀沾污等条件下会产生热腐蚀，主要包括氧化–侵蚀、烧结–析出、溶解–沉积等腐蚀方式。
热腐蚀的发生会破坏高温合金表面的保护层，加速腐蚀的进展，从而影响高温合金的性能。
3.应力腐蚀高温合金在复杂应力状态下，如拉-压、扭转、弯曲等情况下，可能会出现应力腐蚀现象。
应力腐蚀还与腐蚀介质的性质有关，如温度、pH值、气体成分、流动速度等。
应力腐蚀容易发生在零部件的边缘、切口和焊缝等位置。
三、高温合金的抗腐蚀机制1.表面保护可通过热喷涂、电化学处理、化学蒸镀等方法，在高温合金表面形成一层保护层，以阻止腐蚀介质的进一步腐蚀。
其中，电化学处理可形成更为均匀的保护层，但成本较高。
2.合金设计对高温合金进行合金设计，制造出具有更好抗腐蚀性、更高热稳定性的高温合金材料。
例如，通过合理调整合金元素含量和比例，可使高温合金的耐热性提高。
3.表面修复高温合金在使用过程中可能发生表面磨损、划痕等情况，这会破坏高温合金表面的保护层，导致腐蚀加剧。
因此，进行表面修复可恢复高温合金表面的保护层，延长其使用寿命。
4.应力控制对于有应力腐蚀风险的高温合金部件，应对其应力进行控制。
一种方法是通过减少高温合金的残余应力，使部件在使用过程中的应力较小；另一种方法是通过合理设计零件，减少应力集中。
高温合金腐蚀行为的研究
高温合金腐蚀行为的研究随着现代工业的不断发展和科技的进步，高温合金材料在航空、航天、石油化工等领域得到了广泛应用。
高温合金材料具有很好的高温性能和耐腐蚀性能，其使用寿命长、安全可靠，因此受到了众多企业和研究机构的青睐。
然而，在高温、高压和复杂化学环境下，高温合金材料依然会出现各种腐蚀问题，这也是制约其应用的一个重要问题。
因此，对于高温合金材料的腐蚀行为进行研究，对于提高高温合金材料的抗腐蚀性能以及延长其使用寿命具有重要意义。
一、高温合金材料的腐蚀类型高温环境中，高温合金材料主要会遭受氧化腐蚀、硫化腐蚀、氧化硫化复合腐蚀、盐腐蚀等多种类型的腐蚀。
1.氧化腐蚀：高温合金材料在高温氧化环境中，表面会形成一层氧化膜，这层氧化膜可以起到有效的保护作用，但在高温和高氧化环境下，氧化膜会逐渐失效并发生腐蚀。
2.硫化腐蚀：高温合金材料在硫化气体环境中，会发生硫化反应，形成硫化物，并进一步发生腐蚀。
硫化腐蚀会引起材料的严重腐蚀破坏，从而降低材料的强度和使用寿命。
3.氧化硫化复合腐蚀：氧化硫化复合腐蚀是一种将氧化腐蚀和硫化腐蚀作用复合而成的腐蚀形式，其腐蚀速度比单一腐蚀速度快，材料的破坏也更加严重。
4.盐腐蚀：高温合金材料在盐膜和盐残留环境中，会遭受盐腐蚀，其腐蚀速度较快，对材料的破坏较严重。
二、影响高温合金材料腐蚀行为的因素高温合金材料的腐蚀行为受到多种因素的影响。
1.温度：温度是影响高温合金材料腐蚀行为的最主要因素。
在高温环境下，高温合金材料的腐蚀速度会迅速增加。
2.气体环境：气体环境对高温合金材料腐蚀行为的影响也非常重要。
在不同的气体环境中，高温合金材料的腐蚀形式和腐蚀速度都会有所不同。
3.阴极极化：阴极极化对高温合金材料的腐蚀行为也有很大影响。
在极化状态下，高温合金材料的电化学特性会发生变化，从而影响腐蚀过程。
4.应力：高温合金材料在受到应力的作用下，也会发生腐蚀现象。
因此，在实际应用中需要注意材料的应力状态。
inconel625镍基高温合金热处理工艺
【Inconel625镍基高温合金热处理工艺探讨】一、关于Inconel625镍基高温合金Inconel625镍基高温合金是一种具有优异耐热、耐腐蚀性能的合金材料，具有广泛的应用前景和市场需求。
作为一种关键的工程材料，其热处理工艺对于材料性能和使用寿命至关重要。
二、热处理工艺对Inconel625材料性能的影响1. 回火处理- 回火温度范围和时间对于Inconel625的硬度和强度有显著影响。
- 回火工艺参数的选择需要考虑到材料的具体用途和要求，从而达到最佳的性能表现。
2. 固溶处理- 固溶温度和保温时间的选择对Inconel625的晶粒尺寸和晶间腐蚀等方面有重要影响。
- 通过合理的固溶工艺可以有效改善材料的热膨胀性能和高温抗氧化能力。
3. 冷却速率控制- 冷却速率对Inconel625的组织结构和残余应力有显著影响，直接影响材料的力学性能和蠕变寿命。
- 通过控制冷却速率可以有效调控材料的晶粒尺寸和析出相含量，提高材料的抗蠕变性能。
三、Inconel625镍基高温合金热处理工艺的发展趋势随着航空航天、化工等领域的不断发展，对Inconel625镍基高温合金材料性能和寿命需求不断提高，热处理工艺也将朝着智能化、精细化和个性化方向发展。
- 新型热处理工艺设备的研发，提高了工艺参数的精准控制和全面监测，为Inconel625的热处理提供了更广阔的发展空间。
- 先进的模拟计算和虚拟仿真技术的应用，将为热处理工艺的优化和改进提供更多可能性，从而更好地满足不同工程要求。
四、总结Inconel625镍基高温合金的热处理工艺对于材料性能和寿命具有重要影响，回火处理、固溶处理和冷却速率控制是关键的工艺环节。
未来，随着先进技术的不断应用和研究，热处理工艺将更好地满足Inconel625材料在高温、腐蚀环境下的复杂工程需求。
五、个人观点作为材料工程师，我深知Inconel625镍基高温合金在航空、航天和化工等领域的重要性，热处理工艺对其性能的影响至关重要。
材料科学高温合金的耐腐蚀表面处理
材料科学高温合金的耐腐蚀表面处理高温合金是一种重要的材料，广泛应用于航空、航天、能源等领域。
然而，高温下的腐蚀问题一直是其面临的挑战之一。
为了提高高温合金的耐腐蚀性能，人们通过表面处理技术来改善其表面性能。
本文将介绍几种常见的高温合金耐腐蚀表面处理方法。
一、热浸镀方法热浸镀是一种常用的高温合金耐腐蚀表面处理方法。
它通过在高温合金表面形成一层覆盖层，提高其耐蚀性。
常见的热浸镀材料有镍、铝、锌等。
其中，镍能够形成一层坚固的覆盖层，有效地提高高温合金的耐腐蚀性能。
二、氧化处理方法氧化处理是一种常见的高温合金表面处理方法。
该方法通过在高温下将高温合金暴露在氧化气体中，形成一层氧化膜，提高其耐蚀性。
常见的氧化处理方法有热氧化、化学氧化等。
例如，氧化铝膜可以形成在高温合金表面，提供了一层有效的保护层。
三、电化学方法电化学方法是一种较为先进的高温合金耐蚀表面处理方法。
它利用电流通过高温合金与电解质之间形成的电化学反应，改善其表面性能。
常见的电化学方法有阳极氧化、阳极电镀等。
这些电化学方法能够在高温合金表面形成一层致密的氧化层或金属覆盖层，提高其耐腐蚀性能。
四、表面涂层方法表面涂层是一种常见的高温合金耐蚀表面处理方法。
它通过在高温合金表面涂覆一层具有耐腐蚀性能的涂层来改善其耐蚀性。
常见的表面涂层材料有钛、碳化钨等。
这些涂层能够形成一层致密的保护层，有效地减少高温合金的腐蚀损害。
综上所述，高温合金的耐腐蚀表面处理是提高其性能的重要方法。
通过热浸镀、氧化处理、电化学方法和表面涂层等技术，可以有效地提高高温合金在高温腐蚀环境下的耐蚀性能。
随着科学技术的不断发展，相信高温合金的耐腐蚀表面处理技术将进一步完善，为高温合金的应用提供更加可靠的保障。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
NiO=Ni2++O2Al2O3=2Al3++3O2-
（氧离子活度低）
热腐蚀的影响因素
温度：随着温度的增加，热腐蚀速率加快。
盐膜成份：Na2SO4是盐膜的主要成分,但纯腐蚀性并不很强,往往因为其中 混有少量NaCl，腐蚀性才大大增强。
气体环境：O2是参与氧化的主要元素，SO2，SO3等杂质也参与反应过程, 它们存在数量的多少或分压的大小对热腐蚀过程有很大影响。
O
CrS
Cr含量17%wt合金热腐蚀60h的元素分布图 （a) BSE; ( b) Al; ( c) Co; ( d) Cr; ( e) Ni; ( f) O; ( g) S; ( h) Re; ( i) Ti
结论
Cr 合金中 w( Cr) 仅为 6% ，腐蚀 60 h后，外腐蚀层已经严重剥落，为 O 和 S 向基 体内迅速扩散提供方便。而 w( Cr) = 17% 的 合金腐蚀60 h 后，外腐蚀层仍然比 较致密，抗热腐蚀性能良好。这些足以表明 Cr 是非常重要的抗热腐蚀元素。 随着Cr 含量的增加，合金的抗腐蚀性能逐渐提高。但也发现合金的内腐蚀层深度存 在不太均匀的情况，这表明合金的热腐蚀进程不是均匀向前扩展的，因此，合金的 抗热腐蚀性能的好坏还与合金的组织均匀性有着密切关系。
Cr含量6%wt合金热腐蚀60h的元素分布图 （a) BSE; ( b) Al; ( c) Co; ( d) Cr; ( e) Ni; ( f) O; ( g) S; ( h) Re; ( i) Ti backscattered electron
Al
Cr
O
外腐蚀层有大量的 O 富集，而内腐
S
蚀层前沿富集了很多 S。表明外腐
表征方法
➢ X射线衍射分析(X-ray diffraction ) D/max 2500PCX 型射线衍射仪 ，确定腐蚀产物相结构
➢ 电子探针显微分析（Electron Probe Micro Analysis） EPMA-1610 型电子探针分析仪，观察腐蚀层前沿元素分布情况
结果分析
6%
利用 Origin 图形计算软件模拟了3
高温合金的热腐蚀
2015.9.8
汇报人：刘宏震 学号：15722132
基础介绍
实验过程
结果分析
结论
高温合金（superalloy）所面临的特殊挑战？
热腐蚀
金属或合金表面沉积熔融盐（NaCl， NaSO4）而引起的腐蚀。发生热腐蚀 时，金属或合金表面沉积一层盐膜， 在一定的高温下都呈液态，加速了金 属材料的腐蚀。
X 射线衍射图谱
No.1 No.3
No.2 合金在 900 ℃ × 30 h 热腐蚀样品的 XRD分析结果
No. 1 合金的腐蚀产物类型明显复杂于 Cr 含量比较高的 No. 2 和 No. 3 合金。
腐蚀层截面形貌
Al
Co
Cr
Ni基
观察到有少量 Ti的氧化物存在，而 XRD 没有检测到，这可能是由于表层形成 Ti 的氧化物含量非常少所致。
？ Cr促进颗粒状M23C6碳化物在晶界上析出强化晶界，还可以保护合金表
面不受O，S，盐的作用而产生高温氧化和热腐蚀，一般来说，具有耐热腐蚀 性能要求的合金含有较高的Cr含量，但Cr的高温强化效果远远低于W，Mo （钼），Re（铼）等难熔元素,而且高Cr促进TCP相的形成，恶化合金的组 织稳定性，因此国内许多航空发动机用工作轮叶片材料均采用低Cr高W的固 溶强化方式。
3 种合金的 Cr 含量( 质量分数，%)
No.1
No.2
No.3
w(Cr)/%
6
9
17
？
实验流程
10 mm × 10 mm ×2 mm 的试样， 去污打磨
涂盐腐蚀 （Na2SO4∶ Na Cl = 3 ∶ 1 的饱 和盐溶液 ）
900 ℃ 静态常压的大气中分 别保温 1，2，5，10，30，
60 h
谢谢观看
蚀层产物以氧化物为主，而 No. 2
合金中内腐蚀层存在大量 的元素分布图 （a) BSE; ( b) Al; ( c) Co; ( d) Cr; ( e) Ni; ( f) O; ( g) S; ( h) Re; ( i) Ti
外腐蚀层主要分布为 Cr，Ni，Co，Al 的氧化物，合金的内 腐蚀层主要分布尺寸较小的 Cr S。
种合金的热腐蚀深度动力学曲线方
9%
程式如下:
No. 1 合金: y = 1. 23x + 0. 90 No. 2 合金: y = 0. 90x + 0. 42 No. 3 合金: y = 0. 44x + 1. 10
3 种合金的腐蚀深度动力学曲线
17%
随着合金中的 Cr 含量的增 加，合金的抗热腐蚀能力 也增强
M23C6:碳化物是含Cr量高于6%(重量)的镍基高温合金中最常见的碳化物。 通常认为，形成大量的针状或膜状次生M23C6碳化物对合金力学性能产生不 利的影响，而在晶界上出现的颗粒状或链状M23C6碳化物阻碍晶界滑移，对 提高持久强度有利。
TCP相：高温合金中发现的拓扑密排相，特点为原子半径小的原子构成 密排层，其中镶嵌有原子半径大的原子，结构都非常复杂。。高温合金 在使用过程中如果发现大量的片状拓扑密排相，往往造成力学性能的严 重降低，威胁着航空发动机和燃气轮机等动力设备的安全使用。
合金元素：对高温合金的抗热腐蚀性有重要影响。 钛对抗热腐蚀性有益。合金中含量愈低，钛的加入量就应愈多。 铝是一个重要的抗高温氧化的元素，当合金中的铝含量超过5%，在合金表 面能形成一层性能良好的保护膜，但对液态Na2SO4不能起良好的防护作用。
实验过程
管秀荣，关英双，纪慧思，等. 不同 Cr 含量对镍基高温合金抗热腐蚀性能的影响 【J】.材 料 热 处 理 学 报,2014,6（35）;58-61
热腐蚀机理
➢ 硫化-氧化模型
Na2SO4+3R=Na2O+3RO+S M+S=MS M+MS=M-MS（金属-金属硫化物液态共晶）
➢ 酸碱熔融模型
在热腐蚀时,由于金属或合金的表面上形成的具有保护性的膜 层在沉积的液态熔盐中不断地被溶解而造成加速腐蚀：
Al2O3+O2-=2AlO2Cr2O3+2O2-+3/2O2=2CrO42-（氧离子活度高）