925镍铁基耐蚀合金均匀化及高温氧化行为

doi:10.11902/1005.4537.2016.189

中国腐蚀与防护学报

2017, Vol. 37

Issue (1): 1-8 DOI: 10.11902/1005.4537.2016.189

研究报告

本期目录 | 过刊浏览

925镍铁基耐蚀合金均匀化及高温氧化行为

赵展,李景阳,董建新(

),姚志浩,张麦仓

北京科技大学材料科学与工程学院北京 100083

Oxidation Behavior during High Temperature Homo-genization Treatment of Cast Ni-Fe Based Corrosion Resistant 925 Alloy

Zhan ZHAO,Jingyang LI,Jianxin DONG(

),Zhihao YAO,Maicang ZHANG

School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China

全文: PDF(2004 KB) HTML

摘要:

采用氧化增重实验、 XRD、SEM以及EDS研究了925合金在均匀化温度1130~1190 ℃时的高温氧化行为。结果表明,925合金完全均匀化需要在1160 ℃保温20 h以上。均匀化中形成的氧化膜由内至外分为3层,分别为TiO₂层、Cr₂O₃层以及由TiO₂和尖晶石结构的Cr、Fe氧化物构成的外层。均匀化时间超过20 h,Cr₂O₃层开始减薄,并且尖晶石状Cr、Fe氧化物部分剥落;氧化时间增加至50 h时,Cr₂O₃氧化层减薄,尖晶石状Cr、Fe大量剥落。同时内部大量形成Al、Ti内氧化物。综合考虑氧化行为对合金的影响,在满足合金均匀化要求的前提下,建议925合金的均匀化工艺为1160 ℃保温20 h。

关键词 ： 925合金, 均匀化, 高温氧化

Abstract：

The oxidation behavior of the as-cast 925 superalloy were investigated in the temperature range of 1130~1190 ℃ by means of mass change measurement, X-ray diffractometer, scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The results show that after homogenization treatment at 1160 ℃ for 20 h, the formed oxide-scale showed three-layered structure: an internal oxidation layer composed of Al₂O₃ and TiO₂, a continuous and dense middle layer of Cr₂O₃ and an outmost layer of the spinel oxidation of Cr and Fe. When the homogenization time increased, the layer of Cr₂O₃ became thinner and the spinel oxides of Cr and Fe begun to break down and the oxidation was aggravated. Taking the oxidation behavior of the alloy during homogenization into account, the appropriate homogenization of 925 superalloy should be conducted at 1160 ℃ for 20 h.

Key words： 925 superalloy homogenization high temperature oxidation

收稿日期: 2016-09-29

基金资助:国家自然科学基金 (51571012)

	服务

	把本文推荐给朋友
	加入引用管理器
	E-mail Alert
	RSS
	作者相关文章
	赵展
	李景阳
	董建新
	姚志浩
	张麦仓
44.8K

引用本文:

赵展,李景阳,董建新,姚志浩,张麦仓. 925镍铁基耐蚀合金均匀化及高温氧化行为[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2017, 37(1): 1-8.
Zhan ZHAO, Jingyang LI, Jianxin DONG, Zhihao YAO, Maicang ZHANG. Oxidation Behavior during High Temperature Homo-genization Treatment of Cast Ni-Fe Based Corrosion Resistant 925 Alloy. Journal of Chinese Society for Corrosion and protection, 2017, 37(1): 1-8.

链接本文:

https://www.jcscp.org/CN/10.11902/1005.4537.2016.189 或 https://www.jcscp.org/CN/Y2017/V37/I1/1

图1 925合金枝晶形貌及局部放大图

图2 925合金平衡相图及局部放大图

图3 不同均匀化制度后925合金电渣锭中Fe和Ti的残余偏析系数及组织演变

图4 925合金在1160 ℃氧化不同时间后截面氧化膜的形貌

图5 925合金在空气中不同温度下的恒温氧化动力学曲线

图6 925合金在1160 ℃氧化不同时间后的氧化膜形貌

图7 925合金在1160 ℃氧化不同时间后氧化膜的XRD谱及925合金氧化50 h后剥落氧化膜的XRD谱

图8 925合金在1160 ℃氧化1 h后氧化膜的横截面形貌及元素的EDS分析

图9 925合金在1160 ℃氧化5 h后氧化膜横截面图及元素的EDS分析

图10 925合金在1160 ℃氧化20 h后氧化膜的横截面图及元素的EDS分析

图11 925合金在1160 ℃氧化50 h后氧化膜横截面图及元素的EDS分析

图12 925合金在1160 ℃氧化过程示意图

图13 925合金在1160 ℃均匀化过程中残余偏析系数与氧化膜厚度变化曲线

[1]	Ganesan P, Clatworthy E F, Harris J A.Development of a time-temperature transformation diagram for alloy 925[J]. Corrosion, 1988, 44: 827
[2]	Amiri A, Bruschi S, Sadeghi M H, et al.Investigation on hot deformation behavior of Waspaloy[J]. Mater. Sci. Eng., 2013, A562: 77
[3]	Puckett B, Hibner E.High strength corrosion resistant nickel base alloy 725HS for severe sour oil and gas field applications [A]. Corrosion 2003[C]. San Diego: NACE International, 2003
[4]	Hibner E L, Shoemaker L E.The advantages of nickel alloys for seawater service [A]. Corrosion 2000[C]. Orlando: NACE International, 2000
[5]	Francis E M, Grant B M B, da Fonseca J Q, et al. High-temperature deformation mechanisms in a polycrystalline nickel-base superalloy studied by neutron diffraction and electron microscopy[J]. Acta Mater., 2014, 74: 18
[6]	Shi Z X, Yan X F, Duan C H, et al.Effects of primary aging temperature on microstructures and mechanical properties of new corrosion-resistant alloy GH925 with high strength[J]. Chin. J. Nonferrous Met., 2015, 25(7): 1822
[6]	(石照夏, 颜晓峰, 段春华等. 一次时效温度对新型高强耐蚀GH925合金显微组织和力学性能的影响[J]. 中国有色金属学报, 2015, 25(7): 1822
[7]	Shi Z X, Yan X F, Duan C H.Characterization of hot deformation behavior of GH925 superalloy using constitutive equation, processing map and microstructure observation[J]. J. Alloys Compd., 2015, 652: 30
[8]	Mannan S, Hibner E, Puckett B.Physical metallurgy of alloys 718, 725, 725HS, 925 for service in aggressive corrosive environments[A]. Corrosion 2003[C]. San Diego: NACE International, 2003
[9]	Dong J X, Li L H, Li H Y, et al.Effect of extent of homogenization on the hot deformation recrystallization of superalloy ingot in cogging process[J]. Acta Metall. Sin., 2015, 51: 1207
[9]	(董建新, 李林翰, 李浩宇等. 高温合金铸锭均匀化程度对开坯热变形的再结晶影响[J]. 金属学报, 2015, 51: 1207)
[10]	Jiang H, Dong J X, Zhang M C, et al.Oxidation behavior and mechanism of Inconel 740H alloy for advanced ultra-supercritical power plants between 1050 and 1170 ℃[J]. Oxid. Met., 2015, 84: 61
[11]	Wang J, Wu Y, Dong J X, et al.Microstructure and homogenization of as-cast GH4700 alloy for 700 ℃ ultra-supercritical boilers[J]. Rare Met. Mater. Eng., 2013, 42: 1908
[11]	(王珏, 吴赟, 董建新等. 700 ℃超超临界锅炉材料GH4700合金铸态组织及均匀化工艺[J]. 稀有金属材料与工程, 2013, 42: 1908
[12]	Yang S W, Wang J Y, Sun J, et al.High temperature oxidation of the DZ4 directionally-solidified superalloy[J]. J. Harbin Eng. Univ., 2008, 29: 95
[12]	(杨世伟, 王俊一, 孙杰等. DZ4定向凝固合金的抗高温氧化行为研究[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2008, 29: 95
[13]	Hussain N, Shahid K A, Khan I H, et al.Oxidation of high-temperature alloys (superalloys) at elevated temperatures in air. II[J]. Oxid. Met., 1995, 43: 363
[14]	Wang M J, Xin R S, Long S S, et al.Oxidation behavior of 316LN stainless steel at solution state[J]. Trans. Mater. Heat Treat., 2012, 33(8): 74
[14]	(王明家, 信瑞山, 龙珊珊等. 固溶态316LN不锈钢的氧化行为[J]. 材料热处理学报, 2012, 33(8): 74
[15]	Liu F J, Zhang M C, Dong J X, et al.High temperature oxidation behavior of FGH95 alloy[J]. J. Univ. Sci. Technol. Beijing, 2007, 29: 704
[15]	(刘丰军, 张麦仓, 董建新等. FGH95合金的高温氧化行为[J]. 北京科技大学学报, 2007, 29: 704

[1]	郑艳欣, 刘颖, 宋青松, 郑峰, 贾玉川, 韩培德. 含铁铜基陶瓷复合材料高温氧化行为与耐磨性研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2020, 40(2): 191-198.
[2]	徐勋虎,何翠群,向军淮,王玲,张洪华,郑晓冬. Co-20Re-25Cr-1Si合金在0.1 MPa纯O₂中的高温氧化行为[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2020, 40(1): 75-80.
[3]	夏俊捷,牛红志,刘敏,曹华珍,郑国渠,伍廉奎. 基于卤素效应的阳极氧化技术提高Ti48Al5Nb合金抗高温氧化性能[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2019, 39(2): 96-105.
[4]	谢冬柏,周游宇,鲁金涛,王文,朱圣龙,王福会. Al/Si对镍基合金在超临界水中腐蚀行为的影响[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2019, 39(1): 68-76.
[5]	王玲,向军淮,张洪华,覃宋林. 3种不同Cr含量Co-20Re-Cr合金在1000和1100 ℃的高温氧化行为[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2019, 39(1): 83-88.
[6]	谢冬柏, 周游宇, 鲁金涛, 王文, 朱圣龙, 王福会. Cr对镍基合金在超临界水中氧化行为的影响研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2018, 38(4): 358-364.
[7]	李越, 王剑, 张勇, 白晋钢, 胡亚迪, 乔永锋, 张彩丽, 韩培德. 2205双相不锈钢密闭容器中高温初始氧化过程分析[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2018, 38(3): 296-302.
[8]	孙超, 杨潇, 文玉华. 表面溅射高含铝奥氏体不锈钢合金涂层对316不锈钢抗高温氧化性能的影响[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2017, 37(6): 590-596.
[9]	王喜忠,吴建颢,彭徽,郭洪波,宫声凯. 电子束物理气相沉积La₂Ce₂O₇热障涂层的高温燃气热腐蚀行为研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2017, 37(1): 36-40.
[10]	谢冬柏,单国. 燃油火场环境中助燃剂的快速检验方法研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2017, 37(1): 74-80.
[11]	杨甜甜,徐敬军,钱余海,李美栓. 石墨基体上ZrC/MoSi₂微叠层涂层的制备及抗超高温氧化性能[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2016, 36(5): 476-482.
[12]	黄嘉鹏,杨斌,汪航. 稀土 (Y,La,Ce) 复合添加对Ni-10Cr-5Al合金在1000 ℃下高温氧化行为的影响[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2016, 36(5): 489-496.
[13]	袁军涛, 王文, 朱圣龙, 王福会. Super 304H钢在700~900 ℃纯水蒸汽中的氧化行为[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2014, 34(3): 218-224.
[14]	袁军涛, 吴细毛, 王文, 朱圣龙, 王福会. 晶粒尺寸对耐热钢在高温水蒸汽中的氧化行为的影响[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2013, 33(4): 257-264.
[15]	郭永安,李柏松,赖万慧,郭建亭,周兰章. 铸造镍基合金K444在900℃空气中的长期氧化行为[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2012, 32(4): 285-290.

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed