马弗炉用镍基合金高温高温氧化试验结果

两种对比耐热合金主要的成分特点在于 Ni含量以及 Al、Cr 含量的不同，1 # 合金 Ni 及 Cr 含量较高，同时含有较高的 Al，为强化晶界添加微量 B; 2 # 合金 Ni 含量较低，同时 Cr、Al 含量较 1 #合金稍低。两种合金在不同试验温度下的抗氧化性能如图 2 所示，从中可以看出，1 # 合金的抗高温氧化性能比 2 # 合金有较大幅度的提高，且随着温度升高，材 料 的 抗 氧 化 性 能 降 低，试 验 温 度 为1 150 °C的质量变化量明显增加。由于在 1 150 °C，2 # 合金已丧失了抗氧化能力，造成试样严重破坏，不能统计其氧化增重变化，因此图 2( b) 中仅有 1 #合金的氧化曲线。

高温氧化后试样的表面形貌如图 3 所示。

试样表面都生成了一层致密的氧化膜，但 2 # 合金在1 150 °C 氧化后试样破坏严重，证明其丧失了在该温度下的抗氧化能力。图 2 显示增重曲线分为两个阶段: 快速氧化阶段( 0 ～ 25 h) 和稳态氧化阶段。快速氧化阶段试样增重迅速，加热 25 h 后 1 # 合金的增重为 1． 36mg / cm 2 ，2 # 合金的增重为 5． 72 mg / cm 2 ，为前者的3 ～ 4 倍 。稳 态 氧 化 阶 段 ，试 样 增 重 曲 线 趋 于 平缓。1 150 °C 试样的增重明显高于 1 095 °C 试样的增重，1 150 °C 加 热 25 h 后 1 # 合 金 的 增 重 为2． 02 mg / cm 2 ，材 料 的 抗 氧 化 性 能 明 显 降 低。另外，氧化增重曲线大致呈抛物线形式，表明材料的氧化随时间的延长受扩散控制。高温氧化过程主要有两个过程: 化学反应过程和经过氧化膜的物质迁移与扩散过程。氧化初期，金属表面与氧充分接触，氧化主要受反应控制，表现为试样的增重快速增加，氧化动力学曲线斜率较大。当氧和金属中的元素发生化学反应后，表面生成致密的 Cr的氧化膜，阻碍了氧向金属内部的扩散，氧化形式由反应控制变为扩散控制，表现为氧化速度减慢，氧化动力学曲线平缓试验所得每个温度下每种材料的平均氧化速度如表 2 所示。

从表中数据可以看出，除了 1 150°C 的 2 # 合金外，其他试样的平均氧化速度都小于0． 1 g / ( m 2 ·h) ，说明材料均达到完全抗氧化级。