稀土La对钴基高温合金GH5188在1100℃下空气中氧化行为的影响

doi:10.11902/1005.4537.2023.055

中国腐蚀与防护学报

2024, Vol. 44

Issue (1): 221-228 CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.055 DOI: 10.11902/1005.4537.2023.055

研究报告

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稀土La对钴基高温合金GH5188在1100℃下空气中氧化行为的影响

王爽¹^,², 王资兴², 程晓农¹(

), 罗锐¹

^1.江苏大学材料科学与工程学院镇江 212013
^2.江苏集萃先进金属材料研究所有限公司苏州 215500

Effect of Rare Earth La on High Temperature Oxidation of Cobalt-based Superalloy GH5188 at 1100^oC

WANG Shuang¹^,², WANG Zixing², CHENG Xiaonong¹(

), LUO Rui¹

^1.School of Materials Science and Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China
^2.Jiangsu Jicui Advanced Metal Materials Research Institute Co., Ltd., Suzhou 215500, China

引用本文:

王爽, 王资兴, 程晓农, 罗锐. 稀土La对钴基高温合金GH5188在1100℃下空气中氧化行为的影响[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2024, 44(1): 221-228.
Shuang WANG, Zixing WANG, Xiaonong CHENG, Rui LUO. Effect of Rare Earth La on High Temperature Oxidation of Cobalt-based Superalloy GH5188 at 1100^oC[J]. Journal of Chinese Society for Corrosion and protection, 2024, 44(1): 221-228.

全文: PDF(15957 KB) HTML

摘要:

研究了La含量对GH5188高温合金在1100℃空气中抗氧化性能的影响，并分析了La的作用机制。结果表明，合金氧化膜主要成份是Cr₂O₃和MnCr₂O₄，氧化动力学可近似用抛物线规律来描述。适量La的加入有助于合金形成连续、致密且稳定的氧化膜Cr₂O₃，提高了氧化膜与合金基体的粘附性，改善了GH5188高温合金的抗氧化性能。但随着La含量的提高，合金的抗氧化性能会降低，La的最佳含量范围为0.029%~0.060%。

关键词 ：钴基合金, GH5188, 高温氧化, 稀土元素

Abstract：

The isothermal oxidation behavior of GH5188 superalloy at 1100^oC was studied by means of intermittent weighting, SEM and XRD. The results show that the main components of the formed oxide scale are Cr₂O₃ and MnCr₂O₄. The oxidation behavior can be approximated by parabolic law. The addition of La can help the alloy to form a continuous, compact and stable oxide scale of Cr₂O₃, improve the adhesion between the oxide scale and the alloy matrix, therewith enhance the high temperature oxidation resistance of GH5188 superalloy. However, with the increase of La content, the high temperature oxidation resistance of the alloy will decrease, the high temperature oxidation resistance of GH5188 alloy can be improved effectively only by adding proper amount of La (0.029%-0.060%).

Key words： cobalt base alloy GH5188 high temperature oxidation rare earth element

收稿日期: 2023-03-01 32134.14.1005.4537.2023.055

ZTFLH:

TG132.3

基金资助:新金属材料国家重点实验室资助项目(2022-Z21)

通讯作者: 程晓农，E-mail: Chengxiaonong@hotmail.com，研究方向为高性能新材料的理论与设计，材料的强化高温氧化材料设计

Corresponding author: CHENG Xiaonong, E-mail: Chengxiaonong@hotmail.com

作者简介: 王爽，男，1996年生，硕士生

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表1 La含量不同的GH5188合金的化学成分

图1 La含量不同的GH5188合金试样在1100℃空气中的氧化增重曲线

图2 不同La含量的GH5188合金试样氧化增重ΔW与t1/2的关系

表2 不同La含量的GH5188合金试样的氧化速率常数及拟合相关系数

图3 不同La含量的合金经1100℃下氧化100 h的 XRD图

图4 不同La含量的合金试样经1100℃空气中氧化100 h的宏观形貌

图5 含La量不同的4种合金试样在1100℃下氧化25 h后的表面形貌

图6 不同La含量的4种合金在1100℃下氧化100 h的表面形貌

图7 不同La含量4种合金在1100℃下氧化100 h的截面形貌及线扫描结果

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