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工学硕士学位论文

EB-PVD 制备 Ni 基高温合金薄板
退火态高温氧化行为研究

硕士研究生: 董洋
导师:曾松岩教授
申请学位级别: 工学硕士
学科、专业: 材料加工工程
所在单位:材料科学与工程学院
答辩日期:2007 年 7 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
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Dissertation for the Master Degree in Engineering.

STUDY ON THE HIGH TEMPERATURE
OXIDATION BEHAVIORS OF ANNEALED
NI-BASED SUPERALLOY SHEET
PREPARED BY EB-PVD

Candidate: Dong Yang
Supervisor: Prof. Zeng Songyan
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Materials Processing Engineering
Affiliation: School of Material Science
and Engineering
Date of Oral Examination: July, 2007
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
本文对电子束物理气相沉积(EB-PVD)的合金
板制备态与 800℃-16h 真空热处理两种状态合金在 800℃空气中循环氧化及
800℃、900℃、1000℃恒温氧化行为进行了研究,并采用带能谱(EDS)的扫
描电镜(SEM)、小角衍射分析仪(SAXD)及 X 射线光电子能谱仪(XPS)研究
了氧化膜的形貌及组成。
研究结果表明,合金经受冷–热循环,氧化膜与基体的线膨胀系数存在
差异,发生氧化膜开裂和剥落,造成减重现象,但热处理态合金的减重程度
较制备态小;表面氧化膜不完整,随循环次数的增加而趋于平整,但热处理
态合金氧化膜剥落程度较小、完整性较好;氧化膜的主要组成成分为 NiO、
Cr2O3 与尖晶石氧化物,没有 Al 元素出现。
氧化膜剥落对合金抗高温氧化性能具有消极影响,故热处理态合金的抗
高温氧化性能优于制备态。原因在于:800℃、16h 热处理使合金组织均匀
化、缺陷减少。
热处理态合金 800℃初期氧化动力学符合 4 次方规律,900℃符合 3 次
方规律,1000℃氧化初期发生减重,其单位减重量的平方与时间成线性关
系,后期呈连续增重趋势;后期阶段三种温度氧化动力学均符合抛物线规
律。热处理态恒温氧化激活能为 ,较制备态高,即热处理态合
金更难发生氧化。三种温度所形成的氧化膜的生长方式相似,即表层形成的
尖晶石氧化物颗粒以第二相的形式保留在覆盖面积较大的底层氧化膜上。随
氧化时间的延长,氧化膜逐渐趋于平整,且其组成颗粒平均粒径增大,形状
多为层片状、圆形包状与尖晶石状。1000℃氧化初期氧化膜发生剥落,并且
在剥落区域迅速形成新的氧化物。氧化膜的组成成分包括:NiO、Cr2O3、α-
Al2O3 与 NiCr2O4、CoCr2O4、NiAl2O4 等尖晶石氧化物,其中 800℃时不存
在 Al2O3,900℃时存在少量的α-Al2O3,而 1000℃时氧化膜的主要组成成分
即为α-Al2O3。

关键词 EB-PVD;NiCrAlCo 高温合金;热处理;高温氧化
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
The oxidation ics, surface topography, composition of the oxide film
formed by oxidation treatment of original and vacuum heat-treated states at
800℃, 900℃, 1000℃were investigated on superalloy
she