稀土元素對Ni-Cr-Al合金高溫氧化影響機理的研究

梁 婷

(吉林化工學院理學院，吉林吉林132022)

Ni-Cr-Al高溫合金是在80Ni-20Cr合金的基礎(chǔ)上加入Al元素發(fā)展起來的［1］，由于該合金優(yōu)良的耐高溫氧化和腐蝕性能而被廣泛的地應(yīng)用于熱防護涂層［2-3］，也是因為Ni-Cr-Al高溫合金具備耐高溫抗氧化性能，成為重要的高溫材料之一，在國防和工業(yè)生產(chǎn)中，扮演著重要角色，其抗高溫氧化性能主要取決于在合金表面能夠形成良好的Al2O3和Cr2O3氧化薄膜，進一步阻止氧氣對基體的氧化作用，合金才有可能獲得保護，否則內(nèi)氧化的生成將導(dǎo)致合金高溫氧化加速、基體性能惡化［4］.雖然能夠形成氧化薄膜，但是氧化薄膜與基體的粘附性不是很好，導(dǎo)致合金在整個氧化過程中表面薄膜脫落，就其原因早期就有人注意到合金中的雜質(zhì)S會在Ni基合金表面發(fā)生偏聚［5］，且氧化薄膜的粘附性于雜質(zhì)元素S偏聚有關(guān)［6］，Ni-Cr-Al合金在真空爐中進行高溫退火處理時，發(fā)現(xiàn)當雜質(zhì)元素S的含量為50×10-6的合金，表面的S的含量可以達到20at%，從而引起氧化薄膜的嚴重剝落［7］，而在Ni-Cr-Al合金內(nèi)添加微量的稀土元素可以顯著的改善合金的抗高溫氧化性能［8-9］.

稀土元素是活性元素的一種，如果在合金內(nèi)添加微量活性元素，可以顯著改善合金的抗高溫氧化性能［10-13］例如，降低合金的氧化速率，提高氧化膜的抗剝落性能，活性元素包括:稀土、Ti、Zr、Hf，它們所起的作用被稱為活性元素效應(yīng)(Reactive Element Effect，簡稱 REE)，REE 最早是由 L.B.Pfeil于1937年在一項專利中提出的［14］.

添加稀土元素的合金主要優(yōu)良性能表現(xiàn)在抗高溫、抗氧化、抗腐……