GH80A经强流脉冲电子束改性后的高温氧化行为研究

目的 提高燃气轮机叶片材料镍基高温合金GH80A的抗高温氧化性能。方法 利用强流脉冲电子束（High-Current Pulsed Electron Beam, HCPEB）技术对GH80A合金进行表面处理。研究HCPEB辐照前后GH80A的微观结构变化及在850 ℃恒温氧化后的氧化动力学行为及氧化机制。利用光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电子显微镜对HCPEB诱发的微观结构和氧化产物进行了表征。结果 HCPEB辐照后,GH80A合金表面发生熔化,形成厚约3 μm的重熔层,重熔层内形成大量的位错滑移,且晶粒明显得到细化。850 ℃高温氧化实验结果表明,氧化100 h后,原始样品氧化增重最大,生成的氧化膜较厚,且存在大量裂纹,所生成的Cr2O3发生了挥发,导致氧化膜疏松多孔,基体发生了严重的内氧化。HCPEB辐照20次后,样品氧化增重最小,100 h氧化后形成的氧化膜主要由外层TiO2和内层Cr2O3构成。外层连续致密的TiO2抑制了保护性氧化膜Cr2O3的挥发,因此生成的Cr2O3氧化膜连续、致密、无剥落,对基体起保护作用。结论 HCPEB辐照后,GH80A合金的抗高温氧化性能明显提升,20次辐照样品的抗高温氧化性能最佳。     

强流脉冲电子束作用下CrFeCoNiMo0.2高熵合金微观结构变化与耐蚀性能研究

目的 提高CrFeCoNiMo0.2高熵合金的耐腐蚀性能。方法 采用强流脉冲电子束(HCPEB)辐照非等原子比CrFeCoNiMo0.2高熵合金(HEA)表面。通过X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析了辐照表面的微观结构和腐蚀形貌。利用CHI760C电化学工作站,在质量分数为3.5%的NaCl溶液中,研究HCPEB辐照处理前后合金的抗腐蚀性能。结果 XRD分析表明,辐照样品表面发生了明显的取向变化,在(200)晶面上表现出择优取向。微观结构观察表明,在HCPEB辐照后,合金表面发生重熔,形成熔坑和厚度约为3~5 μm的致密重熔层。随着脉冲数量的增加,凹坑的密度和尺寸明显减小。此外,HCPEB处理消除了烧结合金中的孔隙和成分偏析,实现了组织和成分的均匀化。动电位极化曲线表明,与烧结样品相比,辐照样品在3.5%（质量分数）的NaCl溶液中具有更正的腐蚀电位和更低的腐蚀电流密度。Nyquist和Bode图的结果表明,在HCPEB辐照后,样品表面具有良好的电容行为和耐腐蚀性,其中辐照次数为30次时,样品的耐腐蚀性能最好。结论 HCPEB消除了烧结合金表面的组织缺陷,促使表面的元素分布更加均匀,进而提高了CrFeCoNiMo0.2高熵合金的耐腐蚀性能。     

强流脉冲电子束作用下镍基高温合金GH3039表面铬合金化及其抗高温氧化性能研究

目的改善GH3039合金的抗高温氧化性能。方法在GH3039合金表面涂抹Cr粉末,然后借助于强流脉冲电子束装置(简称HCPEB)对该合金表面进行相应的处理,而后分别使用X射线衍射仪(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)对合金表面进行观察,对比处理前后的物相和微观结构变化,然后以850℃恒温环境为基础,对样品合金化前后的氧化动力学与氧化机制进行相应的测试与分析。结果该合金在HCPEB辐照处理后,其表层已经形成了相应的滑移带,表层晶粒显著细化,尤其是30次辐照样品中形成了尺寸约为100 nm的纳米晶结构。恒温氧化试验的测试结果显示,通过100 h的氧化处理,原始样品氧化增重数值最大,与此同时生成的氧化膜整体偏厚,达到6μm,有一定程度的裂纹与孔洞,基体发生了严重的内氧化。通过辐照处理30次后的合金化样品,氧化100 h后的增重数值最小,由此生成的氧化膜厚度仅仅约为3μm,同时氧化膜的主要构成为氧化铬,该氧化膜还呈现出连续生长属性,相应结构具有致密性且没有剥落,对基体有较为明显的保护功能。结论HCPEB辐照可以将Cr原子熔入GH3039合金表层,快速实现Cr表面合金化。合金表面Cr含量的提高以及在微结构促进元素扩散的共同作用下,该合金抗高温氧化性能得到显著优化。