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Ni基高温合金的等离子体直接成型及其结构、抗热腐蚀性能研究

赵唯  
【摘要】: 本文采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子探针(EPMA)和显微硬度等实验手段系统研究了等离子直接成型Ni基高温合金试样沉积态和时效热处理后的结构特征,以及在模拟环境中的热腐蚀行为。 本文首先综述了几十年来高温合金的研究进展,简述了高温合金的相组成、结构特征和传统成型方法的缺点。随后,针对等离子直接成型技术的原理、工艺技术的研究发展以及在高温合金成型中的应用做了较为全面的概述。 本文实验研究对象为GH163高温合金,实验样品分别采用利用等离子直接成型和真空铸造的方法制备。 本文首先研究了单道多层、多道多层样品的组织结构和成分偏析。结果表明,采用适当的工艺参数,可以获得组织精细、结构致密的、形貌特征类似于定向凝固的显微组织。对多道多层试样EPMA分析显示,没有明显的成分偏析。层间的显微硬度没有大的变化,说明沉积试样没有明显的层间效应。之后,借助Winegard等人提出的凝固理论分析了等离子体直接成型样品的结构特征。 采用OM观察时效热处理后多道多层试样,发现时效处理以后,沉积状态的胞状树枝晶结构已经消除,组织更为均匀。通过SEM和TEM观察发现,大量颗粒极细的γ′在晶粒内部沉淀析出,并且与基体保持完全共格关系。同时,在晶粒内部也有与基体为立方-立方关系的MC析出。在晶界上,发现了MC和M_(23)C_6析出相,其大小分别为50nm和100nm左右。 采用OM、SEM、XRD和EPMA研究了GH163合金在模拟环境Na2SO_4+NaCl混合熔盐中的热腐蚀行为。结果表明,与真空铸造技术相比,等离子直接成型技术提高了GH163合金的抗热腐蚀性能。通过腐蚀机理分析发现,抗腐蚀性能提高的原因主要是在热腐蚀初始阶段等离子样品表面迅速形成了致密稳定的氧化膜Cr_2O_3,阻止了反应的进一步进行。


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