Ce和Re对CoNiCrAlY合金1000℃氧化行为的影响

稀有金属, 2016, 40(5): 409-414. doi: 10.13373/j.cnki.cjrm.2016.05.001

Ce和Re对CoNiCrAlY合金1000℃氧化行为的影响

张玉朵 ^1, , 张弛 ^2, , 汪海锋 ^3, , 杨志刚 ^4,

1.清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室,北京,100084

2.清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室,北京,100084

3.清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室,北京,100084

4.清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室,北京,100084

基金项目: 国家自然科学基金项目(51101091)资助

关键词：粘结层合金 , 高温氧化 , 铈 , 铼

Oxidation Behaviour of CoNiCrAlY at 1000 ℃ with Ce and Re Additions

Keywords： bondcoat alloy , high temperature oxidation , cerium , rhenium

在热障涂层粘结层用CoNiCrAlY合金中添加适量活性元素Ce和合金元素Re,1000℃空气气氛下进行恒温氧化,测试合金氧化动力学,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜/能谱(SEM/EDS)等手段观测氧化产物的物相组成和转变、氧化膜结构,进而比较添加适量活性元素Ce和合金元素Re对合金氧化行为的影响.结果表明,当前氧化条件下,合金氧化动力学可以划分为两个阶段:氧化初期,氧化速率较快;稳定氧化阶段,氧化产物由亚稳态θ-Al2O3转化成稳态α-Al2O3,氧化速率明显降低.CoNiCrAlY合金表面形成了单一Al2O3膜,而CoNiCrAlYRe合金生成了富Cr氧化物外层+Al2O3内层双层氧化膜,并且在贫铝区形成了少量内氮化物.0.1％Ce(质量分数)的加入促进了Al的选择性氧化,加快了Al2O3的相转变,从而促进保护性α-Al2 O3氧化膜的更快形成,使得CoNiCrAlY合金稳定氧化阶段氧化速率常数由3.3 ×10-13 g2·cm-4·s-1降低为1.5×10-13 g2·cm-4·s-1.而且,Ce和Re元素共同存在时对合金抗氧化性能的改善效果更显著,CoNiCrAlY-ReCe合金表面形成了单一、连续、致密的Al2O3保护膜,Ce的加入使得含Re合金CoNiCrAlYRe的稳定氧化阶段氧化速率常数由2.8×10-13g2 ·cm-4· s-1降低为7.5×10-14 g2 ·cm-4· s-1.

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