D0I:10.13374/i.issnl00113.2007.07.012 第29卷第7期 北京科技大学学报 Vol.29 No.7 2007年7月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jd.2007 FGH95合金的高温氧化行为 刘丰军)张麦仓) 董建新)张义文) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)钢铁研究总院高温材料研究所，北京100081 摘要通过静态增重实验，X射线物相分析、扫描电镜形貌观察及微区成分分析等手段，系统研究了FCH95合金在不同温 度下的高温氧化行为及高温氧化动力学规律.结果表明：FGH95合金在800~1000℃具有较好的抗氧化性能，其氧化动力学 曲线基本符合抛物线规律：在1100℃，氧化较为严重，其氧化动力学曲线由两段抛物线组成.氧化层主要由C203和Ti02组 成，在1100℃高温氧化后有少量的NiCr204生成. 关键词FGH95合金：高温氧化；氧化膜：抗氧化性能 分类号TG172.82 FGH95是一种高合金化的Y相沉淀强化型粉 表1FGH95粉末高温合金的化学成分（质量分数） 末镍基高温合金，Y体积分数可达50%~55%2] Table 1 Chemical composition of FGH95 P/M superalloy 该合金具有组织均匀、无宏观偏析、合金化程度高、 Cr Al Co Ti W Mo Nb C Zr B Ni 屈服强度和疲劳性能好等优点，是制备先进航空发 12.693.468.552.693.363.583.450.060.050.01Bal. 动机涡轮盘和挡环等热端部件的重要材料[3可]. 根据HB5258一2000，采用增重法测试该合金 迄今，对FGH95合金的研究主要集中在两个方 面]：具有理想显微组织及综合性能、满足苛刻服 的高温抗氧化性能.实验温度分别为800,900， 1000,1100℃，实验最长时间100h.在选定的温度 役条件的粉末高温合金的制备技术；非金属夹杂物 下每隔一定时间将试样取出，观察并记录氧化后试 对粉末高温合金涡轮盘服役寿命的影响，尽管 样的颜色及氧化皮的脱落情况，冷却至室温后在精 FGH95合金性能优异，应用潜力巨大，在服役过程 中不可避免地与环境发生作用，而有关FGH95合金 度为0.1mg的电子天平上称重，取三次实验的平均 单位面积氧化增重值作氧化动力学曲线，利用 高温氧化行为及高温氧化机理的研究鲜有报道。因 此，研究该合金的高温氧化行为具有重要工程意义， Cambrige S360扫描电子显微镜观察试样氧化后的 表面氧化层形貌，用X射线衍射仪进一步分析试样 本文通过静态增重实验、X射线物相分析、扫描 表层氧化物的相结构 电镜形貌观察及微区成分分析等手段，系统研究 FGH95合金在不同温度下的高温氧化行为及高温 2实验结果与分析 氧化动力学规律，探讨该合金的高温氧化机理，为该 2.1氧化动力学 合金的进一步应用提供实验基础与理论依据， 图1为不同温度下试样单位面积氧化增重随氧 1 实验材料和方法 9F -■一800℃ 8 -巢一900℃ 实验所用FGH95合金的制备工艺为：真空感应 -▲-1000℃ 6 -●-1100℃ 冶炼母合金电极，采用等离子旋转电极雾化制粉（粉 5 末粒度范围为50~150m),所得粉末经筛分、静电 4 分离除去非金属夹杂，再经热等静压、包套锻造成形 后线切割成15mm×10mm×10mm高温氧化实验 样品，其化学成分见表1. 0 20 40 60 80 100 氧化时间h 收稿日期：2006-03-18修回日期：2006-09-21 基金项目：国家“十五“民口配套重大研究项目(No,MKPT一O1一 图1GH5合金在不同温度下的氧化动力学曲线 1272D) Fig.I Oxidation kinetics curves of FGH95 P/M superalloy at dif- 作者简介：刘丰军(1980一)·男，硕士研究生：张麦仓(1967一)，男， ferent temperatures 副教授，博士
FGH95合金的高温氧化行为 刘丰军1） 张麦仓1） 董建新1） 张义文2） 1） 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 2） 钢铁研究总院高温材料研究所北京100081 摘 要 通过静态增重实验、X 射线物相分析、扫描电镜形貌观察及微区成分分析等手段系统研究了 FGH95合金在不同温 度下的高温氧化行为及高温氧化动力学规律．结果表明：FGH95合金在800～1000℃具有较好的抗氧化性能其氧化动力学 曲线基本符合抛物线规律；在1100℃氧化较为严重其氧化动力学曲线由两段抛物线组成．氧化层主要由 Cr2O3 和 TiO2 组 成在1100℃高温氧化后有少量的 NiCr2O4 生成． 关键词 FGH95合金；高温氧化；氧化膜；抗氧化性能 分类号 TG172∙82 收稿日期：2006-03-18 修回日期：2006-09-21 基金项目：国家“十五” 民口配套重大研究项目（No．MKPT－01－ 1272D） 作者简介：刘丰军（1980－）男硕士研究生；张麦仓（1967－）男 副教授博士 FGH95是一种高合金化的γ′相沉淀强化型粉 末镍基高温合金γ′体积分数可达50％～55％［1－2］． 该合金具有组织均匀、无宏观偏析、合金化程度高、 屈服强度和疲劳性能好等优点是制备先进航空发 动机涡轮盘和挡环等热端部件的重要材料［3－5］． 迄今对FGH95合金的研究主要集中在两个方 面［6］：具有理想显微组织及综合性能、满足苛刻服 役条件的粉末高温合金的制备技术；非金属夹杂物 对粉末高温合金涡轮盘服役寿命的影响．尽管 FGH95合金性能优异应用潜力巨大在服役过程 中不可避免地与环境发生作用而有关FGH95合金 高温氧化行为及高温氧化机理的研究鲜有报道．因 此研究该合金的高温氧化行为具有重要工程意义． 本文通过静态增重实验、X 射线物相分析、扫描 电镜形貌观察及微区成分分析等手段系统研究 FGH95合金在不同温度下的高温氧化行为及高温 氧化动力学规律探讨该合金的高温氧化机理为该 合金的进一步应用提供实验基础与理论依据． 1 实验材料和方法 实验所用FGH95合金的制备工艺为：真空感应 冶炼母合金电极采用等离子旋转电极雾化制粉（粉 末粒度范围为50～150μm）所得粉末经筛分、静电 分离除去非金属夹杂再经热等静压、包套锻造成形 后线切割成15mm×10mm×10mm 高温氧化实验 样品．其化学成分见表1． 表1 FGH95粉末高温合金的化学成分（质量分数） Table1 Chemical composition of FGH95P／M superalloy ％ Cr Al Co Ti W Mo Nb C Zr B Ni 12∙693∙468∙552∙693∙363∙583∙450∙060∙050∙01 Bal． 根据 HB5258－2000采用增重法测试该合金 的高温抗氧化性能．实验温度分别为800900 10001100℃．实验最长时间100h．在选定的温度 下每隔一定时间将试样取出观察并记录氧化后试 样的颜色及氧化皮的脱落情况冷却至室温后在精 度为0∙1mg 的电子天平上称重取三次实验的平均 单位面积氧化增重值作氧化动力学曲线．利用 Cambrige－S360扫描电子显微镜观察试样氧化后的 表面氧化层形貌用 X 射线衍射仪进一步分析试样 表层氧化物的相结构． 2 实验结果与分析 图1 FGH95合金在不同温度下的氧化动力学曲线 Fig．1 Oxidation kinetics curves of FGH95P／M superalloy at different temperatures 2∙1 氧化动力学 图1为不同温度下试样单位面积氧化增重随氧 第29卷 第7期 2007年 7月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．7 Jul．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．07．012
第7期 刘丰军等：FGH95合金的高温氧化行为 .705. 化时间的变化曲线，可以看出，氧化时间相同时， 抗氧化性能；在1100℃，氧化较为严重，其氧化动力 FGH95合金的氧化增重随温度的升高而增加.在 学曲线出现了拐点，由两段抛物线组成，这可能是因 氧化初期，氧化增重的速度都比较快，这是由于在 为氧化前期，形成C2O3和TiO2氧化膜，随着Cr和 氧化初期，氧化物在合金表面的晶界等缺陷处形核， Ti的贫化，大量的Ni参与氧化，并形成了NiC2O4 氧化速率很快，属于氧化膜形成期.生成完整的氧 尖晶石，氧化增重加快 化膜后，氧化速率开始减慢，由氧化膜形成阶段转为 表2FGH95合金在不同温度时的n和K值 氧化膜生长阶段，即氧化过程由表面生成反应控制 Table 2 Kinetic exponent n and rate constant K of FGH95 P/M su- 转变为扩散控制. peralloy under different conditions 根据金属的高温氧化理论门，材料的氧化过程 T/℃ n K/(g2.cmch) 是氧离子向合金内部扩散，氧化物形成，合金元素向 800 3.1372 6.000×10-11 氧化物方向扩散的过程，由实验结果可以看出， 900 2.4184 2.345×10-8 FGH95合金在各实验温度下氧化增重与时间之间 1000 2.0578 3.158X10-6 均符合Wagner氧化理论的抛物线规律，即氧化增 1100(0~30h) 1.9510 1.760X10-5 重值△W与时间t服从关系式： 1100(30-100h) 1.4812 1.877×10-4 (△W)=Kt (1) 式中，△W为单位面积的增重，K为氧化速率常数 2.2氧化层表面形貌 (抛物线速率常数)，n为氧化速率指数（抛物线指 图2为FGH95合金经800,900,1000,1100℃ 数)，t为氧化时间. 氧化100h后氧化层的表面形貌.可以发现：在 将式(1)两边取对数，把实验获得的氧化动力学 800℃氧化100h后的氧化层致密、孔洞少，与基体 实验数据代入，通过线性回归即可得到该温度下的 附着性好；900℃氧化后的表面呈网状组织形貌； 氧化速率指数n和氧化速率常数K,结果示于表2. 1000℃和1100℃氧化100h后的氧化程度较大，氧 由表2可知，FGH95合金的氧化速率主要与温 化膜均出现了较大程度的剥落.而且1100℃氧化 度相关，随着温度的升高氧化速率指数减小，而 后的氧化膜剥落严重，表层晶界处出现了大量的孔 氧化速率常数K呈数量级增大趋势.在8O0~ 洞，氧化膜为疏松多孔状，氧气可以渗透通过氧化 1000℃氧化100h的过程中氧化增重较小，其氧化 膜，该氧化膜难以对基体起到保护作用， 动力学曲线基本符合抛物线规律，合金具有较好的 0山m 50m 504m 50 um 图2FGH95合金经100h氧化后表面SEM照片.(a)800℃C;(b)900℃：(c)1000℃：(d)1100℃ Fig-2 Micrographs of FGH95P/Msuperalloy oxidized for100 h at different temperatures:(a)800℃；(b)900℃；(c)1000℃；(d)1100℃
化时间的变化曲线．可以看出氧化时间相同时 FGH95合金的氧化增重随温度的升高而增加．在 氧化初期氧化增重的速度都比较快．这是由于在 氧化初期氧化物在合金表面的晶界等缺陷处形核 氧化速率很快属于氧化膜形成期．生成完整的氧 化膜后氧化速率开始减慢由氧化膜形成阶段转为 氧化膜生长阶段即氧化过程由表面生成反应控制 转变为扩散控制． 根据金属的高温氧化理论［7］材料的氧化过程 是氧离子向合金内部扩散氧化物形成合金元素向 氧化物方向扩散的过程．由实验结果可以看出 FGH95合金在各实验温度下氧化增重与时间之间 均符合 Wagner 氧化理论的抛物线规律即氧化增 重值ΔW 与时间 t 服从关系式： （ΔW） n＝ Kt （1） 式中ΔW 为单位面积的增重K 为氧化速率常数 （抛物线速率常数）n 为氧化速率指数（抛物线指 数）t 为氧化时间． 将式（1）两边取对数把实验获得的氧化动力学 实验数据代入通过线性回归即可得到该温度下的 氧化速率指数 n 和氧化速率常数 K结果示于表2． 由表2可知FGH95合金的氧化速率主要与温 度相关随着温度的升高氧化速率指数 n 减小而 氧化速率常数 K 呈数量级增大趋势．在800～ 1000℃氧化100h 的过程中氧化增重较小其氧化 动力学曲线基本符合抛物线规律合金具有较好的 抗氧化性能；在1100℃氧化较为严重其氧化动力 学曲线出现了拐点由两段抛物线组成这可能是因 为氧化前期形成 Cr2O3 和 TiO2 氧化膜随着 Cr 和 Ti 的贫化大量的 Ni 参与氧化并形成了 NiCr2O4 尖晶石氧化增重加快． 表2 FGH95合金在不同温度时的 n 和 K 值 Table2 Kinetic exponent n and rate constant K of FGH95P／M superalloy under different conditions T／℃ n K／（g 2·cm －4·h） 800 3∙1372 6∙000×10－11 900 2∙4184 2∙345×10－8 1000 2∙0578 3∙158×10－6 1100（0～30h） 1∙9510 1∙760×10－5 1100（30～100h） 1∙4812 1∙877×10－4 2∙2 氧化层表面形貌 图2为 FGH95合金经80090010001100℃ 氧化100h 后氧化层的表面形貌．可以发现：在 800℃氧化100h 后的氧化层致密、孔洞少与基体 附着性好；900℃氧化后的表面呈网状组织形貌； 1000℃和1100℃氧化100h 后的氧化程度较大氧 化膜均出现了较大程度的剥落．而且1100℃氧化 后的氧化膜剥落严重表层晶界处出现了大量的孔 洞氧化膜为疏松多孔状氧气可以渗透通过氧化 膜该氧化膜难以对基体起到保护作用． 图2 FGH95合金经100h 氧化后表面 SEM 照片．（a）800℃；（b）900℃；（c）1000℃；（d）1100℃ Fig．2 Micrographs of FGH95P／M superalloy oxidized for100h at different temperatures： （a）800℃；（b）900℃；（c）1000℃；（d）1100℃ 第7期 刘丰军等： FGH95合金的高温氧化行为 ·705·
,706 北京科技大学学报 第29卷 2.3氧化层表面相结构 度来看，Ti在TiO2中的扩散速率远大于Al在 图3为氧化膜表面的X射线分析结果，对氧化 A203的扩散速率，Ti02的生长更迅速，因此在氧化 层半定量的能谱分析发现，氧化膜中Cr和Ti含量 膜表层中出现了较多Ti02而没有Al203.由于 都远高于基体中Cr和Ti的含量，X射线分析表 Ti02相的出现，氧化膜变得较为疏松，使得氧通过 明，氧化表面的氧化产物主要由C203和Ti02组 氧化层而进入合金内部，有可能形成沿晶界的内 成，没有形成单一的C203层，而且，随着氧化温度 氧化. 的升高，Cr203和Ti02相的量也增多.经1100℃氧 合金表面形成的氧化膜具有抗氧化性的一个必 化后，氧化层中出现了少量NiC204尖晶石相， 要条件是氧化膜均匀、完整、致密，且与基体合金结 合较好，只有满足这一条件的氧化膜才可以隔绝氧 a:CrO; b:TiO, 化介质与合金基体之间发生化学反应9].由上述 c:Y a.c d:NiCrO. 分析可知，FGH95合金表面氧化膜主要为Cr203和 a,b a.b &800℃ TiO2的混合物，其中形成C2O3保护膜的合金在 1000℃以上抗氧化性能较差，主要是因为Cr203在 是 b.c ￡g900t: 1000℃以上会变成挥发性氧化物，表现为氧化过程 a. PAb,s3 babe abe10o℃ 中氧化增重较大，此外，表面氧化膜产生开裂和剥 a.b.c.d b.daban fadabd bd天&lIoo℃ 落现象较为严重，发生了氧化皮形成→剥落→形成 20 40 60 80100120 的循环过程，在合金表面生成的氧化膜已不能起到 26) 对氧化过程的抑制作用. 图3不同温度氧化100h的XRD分析结果 可以认为，FGH95合金高温氧化的主要机制 Fig.3 XRD diffraction patterns of FGH95 alloy at different tem- 为：在氧化初期，合金的氧化速度较快，氧化过程主 peratures 要由表面生成反应控制；生成完整的氧化膜后，氧化 速率开始减慢，氧化过程主要由扩散过程控制，合 2.4FGH95合金的高温氧化机理 金表层主要形成了C203和TiO2混合氧化层，当氧 与大多数合金的高温氧化一样，FGH95合金的 化温度足够高时出现了少量NiCr204尖晶石，随着 高温氧化是一个十分复杂的热力学及动力学过 温度升高，C203和Ti02量逐渐增多，最终形成了 程⑧)，在氧化初期，合金表面将按合金中组元的成 一层C203和TiO2混合氧化膜，这时氧化主要由离 分同时氧化，由于FGH95合金中Ni含量高，在基 子在C2O3和TiO2膜中的扩散所控制，氧化速度降 体中的扩散速率快，NO的生长速度非常快，所以在 低，同时由于C203氧化膜的作用，合金元素的氧 氧化初期会在氧化膜最外层形成的少量NO,随着 化在一定程度上受到了遏制 氧化的进行，C203和TiO2形成，使得氧化膜/合金 界面的氧分压随之迅速降低，当氧分压低于NO的 3结论 平衡分解压时，NiO将停止生长，因为Cr比Ni活 (1)FGH95合金在800~1100℃空气中的氧化 泼，当镍基合金中的活泼元素Cr含量超过某一临界 动力学基本符合抛物线规律，随着温度的升高，氧化 浓度时，合金发生了选择性氧化，氧化初期生成的 速度加快，合金在氧化过程中，早期氧化机制受表 NiO被Cr置换出来，发生如下反应： 面反应控制，后期氧化机制受扩散控制. 3Ni0+2Cr—3Ni十Cr203 (2) (2)FGH95合金在800℃氧化100h后的氧化 因此在图3的X射线分析结果中没有NO相的 层致密，与基体附着性好，表现出较好的抗氧化性 出现， 能：在1000℃以上，表面氧化膜的开裂和剥落现象 合金表面氧化膜的结构通常是由热力学因素和 较为严重，发生了氧化皮形成→剥落→形成的循环 动力学因素共同决定的，FGH95合金基体中的Al 过程，合金表面先期形成的氧化膜难以抑制进一步 和Ti含量相近，且Al203和Ti0的标准生成自由能 的氧化反应， 非常接近，从热力学角度来讲，在氧化过程中应该是 (3)FGH95合金经高温氧化后的主要产物为 AI和Ti同时氧化，由于氧化层表面的氧分压很高， Cr203和Ti02,在1100℃氧化时合金表面有少量 所以生成的Ti0很快被氧化成TiO2;但从动力学角 NiCr204尖晶石生成
2∙3 氧化层表面相结构 图3为氧化膜表面的 X 射线分析结果．对氧化 层半定量的能谱分析发现氧化膜中 Cr 和 Ti 含量 都远高于基体中 Cr 和 Ti 的含量．X 射线分析表 明氧化表面的氧化产物主要由 Cr2O3 和 TiO2 组 成没有形成单一的 Cr2O3 层．而且随着氧化温度 的升高Cr2O3 和 TiO2 相的量也增多．经1100℃氧 化后氧化层中出现了少量 NiCr2O4 尖晶石相． 图3 不同温度氧化100h 的 XRD 分析结果 Fig．3 XRD diffraction patterns of FGH95alloy at different temperatures 2∙4 FGH95合金的高温氧化机理 与大多数合金的高温氧化一样FGH95合金的 高温氧化是一个十分复杂的热力学及动力学过 程［8］．在氧化初期合金表面将按合金中组元的成 分同时氧化．由于 FGH95合金中 Ni 含量高在基 体中的扩散速率快NiO 的生长速度非常快所以在 氧化初期会在氧化膜最外层形成的少量 NiO．随着 氧化的进行Cr2O3 和 TiO2 形成使得氧化膜／合金 界面的氧分压随之迅速降低当氧分压低于 NiO 的 平衡分解压时NiO 将停止生长．因为 Cr 比 Ni 活 泼当镍基合金中的活泼元素 Cr 含量超过某一临界 浓度时合金发生了选择性氧化氧化初期生成的 NiO 被 Cr 置换出来发生如下反应： 3NiO＋2Cr 3Ni＋Cr2O3 （2） 因此在图3的 X 射线分析结果中没有 NiO 相的 出现． 合金表面氧化膜的结构通常是由热力学因素和 动力学因素共同决定的．FGH95合金基体中的 Al 和 Ti 含量相近且 Al2O3 和 TiO 的标准生成自由能 非常接近从热力学角度来讲在氧化过程中应该是 Al 和 Ti 同时氧化由于氧化层表面的氧分压很高 所以生成的 TiO 很快被氧化成 TiO2；但从动力学角 度来看Ti 在 TiO2 中的扩散速率远大于 Al 在 Al2O3 的扩散速率TiO2 的生长更迅速因此在氧化 膜表层中出现了较多 TiO2 而没有 Al2O3．由于 TiO2 相的出现氧化膜变得较为疏松使得氧通过 氧化层而进入合金内部有可能形成沿晶界的内 氧化． 合金表面形成的氧化膜具有抗氧化性的一个必 要条件是氧化膜均匀、完整、致密且与基体合金结 合较好只有满足这一条件的氧化膜才可以隔绝氧 化介质与合金基体之间发生化学反应［9－10］．由上述 分析可知FGH95合金表面氧化膜主要为 Cr2O3 和 TiO2的混合物其中形成 Cr2O3 保护膜的合金在 1000℃以上抗氧化性能较差主要是因为 Cr2O3 在 1000℃以上会变成挥发性氧化物表现为氧化过程 中氧化增重较大．此外表面氧化膜产生开裂和剥 落现象较为严重发生了氧化皮形成→剥落→形成 的循环过程在合金表面生成的氧化膜已不能起到 对氧化过程的抑制作用． 可以认为FGH95合金高温氧化的主要机制 为：在氧化初期合金的氧化速度较快氧化过程主 要由表面生成反应控制；生成完整的氧化膜后氧化 速率开始减慢氧化过程主要由扩散过程控制．合 金表层主要形成了 Cr2O3 和 TiO2 混合氧化层当氧 化温度足够高时出现了少量 NiCr2O4 尖晶石．随着 温度升高Cr2O3 和 TiO2 量逐渐增多最终形成了 一层 Cr2O3 和 TiO2 混合氧化膜这时氧化主要由离 子在 Cr2O3 和 TiO2 膜中的扩散所控制氧化速度降 低．同时由于 Cr2O3 氧化膜的作用合金元素的氧 化在一定程度上受到了遏制． 3 结论 （1） FGH95合金在800～1100℃空气中的氧化 动力学基本符合抛物线规律随着温度的升高氧化 速度加快．合金在氧化过程中早期氧化机制受表 面反应控制后期氧化机制受扩散控制． （2） FGH95合金在800℃氧化100h 后的氧化 层致密与基体附着性好表现出较好的抗氧化性 能；在1000℃以上表面氧化膜的开裂和剥落现象 较为严重发生了氧化皮形成→剥落→形成的循环 过程合金表面先期形成的氧化膜难以抑制进一步 的氧化反应． （3） FGH95合金经高温氧化后的主要产物为 Cr2O3和 TiO2在1100℃氧化时合金表面有少量 NiCr2O4 尖晶石生成． ·706· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷
第7期 刘丰军等：FGH95合金的高温氧化行为 .707. 参考文献 航空工程与维修，2001,1：28 [1]何峰，汪武祥，杨万宏，等.FGH95合金连续冷却条件下Y [7]翟金坤.金属高温腐蚀.北京：北京航空航天大学出版社， 1994 相析出过程的研究.航空材料学报，2000,20(1)：22 [2]国为民，董建新，吴剑涛，等.FGH96镍基粉末高温合金的组 [8]朱日形，何业东，齐慧滨·高温腐蚀及耐高温腐蚀材料·上海：上 织和性能.钢铁研究学报，2005,17(1)：59 海科学技术出版社，1995 [3]国为民，吴剑涛，张风戈，等.FGH95粉末高温合金非金属夹 [9]Seal S,Kuiry S C.Leyda A.Studies on the surface chemistry of 杂物的研究.材料工程，2002（增刊）：54 oxide films formed on IN-738 LC superalloy at elevated tempera [4]张义文.俄罗斯粉末治金高温合金.钢铁研究学报，1998,10 tures in dry air.Oxid Met.2001.56(5/6):583 (3):74 [10]Khalid FA.Hussain N.Shahid K A.Microstructure and mor [⑤]陈焕铭，胡本芙，余泉茂，等.等离子旋转电极雾化熔滴的热量 phology of high temperature oxidation in superalloy.Mater Sci 传输与凝固行为.中国有色金属学报，2002,12(5)：884 EngA,1999,265,87 [6们孙兼，邹金文，刘培英，盘件用粉末高温合金的研究与发展 High temperature oxidation behavior of FGH95 alloy LIU Fengjun),ZHANG Maicang),DONG Jianxin),ZHA NG Yiwen2) 1)Materials Science and Engineering School.University of Science and Technology Beijing,Beijing 10083.China 2)High Temperature Materials Research Institute.Central Iron and Steel Research Institute,Beijing 100081,China ABSTRACT The oxidation behavior and oxidation kinetics of FGH95 P/M alloy at different temperatures were investigated by TGA method,X ray diffraction,SEM,and EDS analysis.The results showed that FGH95 al- loy had good antioxidation characteristics in the temperature range of 8001000C,and its oxidation kinetic curve obeyed a parabolic rule.When the temperature increased up to 1100C,the antioxidation property of FGH95 alloy decreased and its oxidation kinetic curve exhibited two parabolic segments.XRD,SEM,and EDS analysis indicated that the oxidant layer was mainly composed of Cr203 and TiO2,and little amount of NiCr2O4 was formed at1100℃. KEY WORDS FGH95 alloy;high temperature oxidation;oxide film;oxidation resistance
参 考 文 献 ［1］ 何峰汪武祥杨万宏等．FGH95合金连续冷却条件下 γ′ 相析出过程的研究．航空材料学报200020（1）：22 ［2］ 国为民董建新吴剑涛等．FGH96镍基粉末高温合金的组 织和性能．钢铁研究学报200517（1）：59 ［3］ 国为民吴剑涛张凤戈等．FGH95粉末高温合金非金属夹 杂物的研究．材料工程2002（增刊）：54 ［4］ 张义文．俄罗斯粉末冶金高温合金．钢铁研究学报199810 （3）：74 ［5］ 陈焕铭胡本芙余泉茂等．等离子旋转电极雾化熔滴的热量 传输与凝固行为．中国有色金属学报200212（5）：884 ［6］ 孙兼邹金文刘培英．盘件用粉末高温合金的研究与发展． 航空工程与维修20011：28 ［7］ 翟金坤．金属高温腐蚀．北京：北京航空航天大学出版社 1994 ［8］ 朱日彰何业东齐慧滨．高温腐蚀及耐高温腐蚀材料．上海：上 海科学技术出版社1995 ［9］ Seal SKuiry S CLeyda A．Studies on the surface chemistry of oxide films formed on IN－738LC superalloy at elevated temperatures in dry air．Oxid Met200156（5／6）：583 ［10］ Khalid F AHussain NShahid K A．Microstructure and morphology of high temperature oxidation in superalloy．Mater Sci Eng A1999265：87 High temperature oxidation behavior of FGH95alloy LIU Fengjun 1）ZHA NG Maicang 1）DONG Jianxin 1）ZHA NG Y iwen 2） 1） Materials Science and Engineering SchoolUniversity of Science and Technology BeijingBeijing10083China 2） High Temperature Materials Research InstituteCentral Iron and Steel Research InstituteBeijing100081China ABSTRACT The oxidation behavior and oxidation kinetics of FGH95P／M alloy at different temperatures were investigated by TGA methodX－ray diffractionSEMand EDS analysis．The results showed that FGH95alloy had good antioxidation characteristics in the temperature range of 800～1000℃and its oxidation kinetic curve obeyed a parabolic rule．When the temperature increased up to 1100℃the antioxidation property of FGH95alloy decreased and its oxidation kinetic curve exhibited two parabolic segments．XRDSEMand EDS analysis indicated that the oxidant layer was mainly composed of Cr2O3and TiO2and little amount of NiCr2O4 was formed at 1100℃． KEY WORDS FGH95alloy；high temperature oxidation；oxide film；oxidation resistance 第7期 刘丰军等： FGH95合金的高温氧化行为 ·707·