含鈦鎳基合金在850℃和950℃的熱腐蝕行為

鎳基合金具有良好的組織穩(wěn)定性，耐氧化和耐腐蝕性能，可用于制備艦船及艦載飛機(jī)的燃?xì)廨啓C(jī)熱端部件，燃?xì)廨啓C(jī)工作的溫度高達(dá)600～1200℃。在海洋環(huán)境中飛濺的海水和空氣中存在大量的鹽分，其中NaCl含量較高，鎳基合金在使用過(guò)程中，NaCl與燃油或空氣中的硫、碳、鉀和鈉等雜質(zhì)相遇，熱端部件表面會(huì)沉積Na2SO4等沉積物，這些沉積物在發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間往往呈熔融狀態(tài)，故發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件在服役期間可遭受高溫氧化和熱腐蝕破壞。

即使熱端部件表面溫度低于硫酸鹽熔點(diǎn)，鎳基合金仍可發(fā)生熱腐蝕行為。在實(shí)際使用過(guò)程中，雖然可在鎳基合金表面施加高溫防護(hù)涂層，但鎳基合金的耐腐蝕性能仍是其重要的考指標(biāo)之一。

因此，有必要考察鎳基合金的熱腐蝕性能。鎳基合金的熱腐蝕性能與合金成分、腐蝕溫度、腐蝕時(shí)間和腐蝕方式等因素有關(guān)，尤其合金成分是影響鎳基合金熱腐蝕機(jī)制及腐蝕特征的重要因素。

研究人員設(shè)計(jì)了一種鎳基合金并考察其抗硫酸鹽熱腐蝕能力，并分析溫度對(duì)熱腐蝕機(jī)理的影響，為鎳基合金開發(fā)提供理論依據(jù)。

將成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：Cr8.75，Co9.75，Mo1.8，W10.25，Ti2.15，Al5.13，其余為Ni的鎳基合金利用線切割技術(shù)，切割成10mm×10mm×3mm的片狀樣品，并將切割的所有樣品經(jīng)1000號(hào)水磨砂紙機(jī)械研磨，然后用丙酮經(jīng)超聲波清洗，并干燥備用。

用自制噴淋設(shè)備在預(yù)熱的樣品表面噴涂飽和75%Na2SO4+25%K2SO4混合硫酸鹽水溶液，加熱至200℃左右，在樣品表面形成3～4mg/cm2的混合鹽膜。將涂覆鹽膜的樣品置于預(yù)燒至恒重的瓷舟中，分別在850℃和950℃進(jìn)行熱腐蝕試驗(yàn)，腐蝕期間不更換新鹽。熱腐蝕試驗(yàn)在自制的高溫爐中進(jìn)行（控溫精度為±1℃），腐蝕一段時(shí)間后，緩慢的將盛有樣品的瓷舟從加熱爐中取出，防止鹽膜腐蝕期間形成的腐蝕產(chǎn)物脫落外溢。

采用增重法進(jìn)行熱腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線測(cè)定。之后，采用SEM對(duì)樣品進(jìn)行橫斷面的微觀形貌觀察，并對(duì)不同形態(tài)析出相進(jìn)行SEM/EDS微區(qū)成分分析，為防止腐蝕后試樣在截面磨制過(guò)程中表面腐蝕產(chǎn)物受損剝落，將試樣表面進(jìn)行鍍鎳處理。

（1）在混合鹽膜熱腐蝕期間，合金發(fā)生了氧化、硫化現(xiàn)象，且在合金內(nèi)部形成了內(nèi)氧化物區(qū)域和內(nèi)硫化物區(qū)域，腐蝕層的厚度隨溫度提高而增厚，內(nèi)硫化層隨溫度提高而加深；

（2）合金表面腐蝕產(chǎn)物層可分為3層，外氧化層以Al2O3、Cr2O3和Cr2O4相為主，中間層為Al2O3相，內(nèi)層為CrS和Ti2S硫化物層。