2 实验方法 11

2.1 实验合金 11

2.2 试验内容 11

2.2.1 试样制备及氧化实验前准备工作 11

2.2.2 高温氧化实验 11

2.2.3 样品氧化层的表征 12

2.3主要实验设备 12

2.3.1 马弗炉 12

2.3.2 X射线衍射仪 13

2.3.3 扫描电镜(SEM) 14

2.3.4 镶嵌机 15

3 实验的结果与讨论 16

3.1试样氧化表面X射线衍射谱 16

3.2氧化式样表面形貌分析 17

3.3高温合金试样的截面分析 21

4 结论 22

致 谢 23

参考文献 24

1绪论

1.1 镍基高温合金的概述 

1.1.1 镍基高温合金发展的背景及进程

随着航空航天工业的不断发展，高温合金的开发与研究越来越被人们所关注。高温合金是指能够在600℃温度以上条件下可以工作，并可以承受加大应力，有一定耐腐蚀性、抗氧化性等良好高温性能的合金。高温合金主要应用在航空航天发动机中，其中涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘、燃烧室等部件几乎由高温合金制成。按合金基体元素分类，高温合金主要分为铁基高温合金，钴基高温合金以及镍基高温合金。其中镍基高温合金拥有良好的组织结构及蠕变性能，是作为航空发动机的首选材料。经过研究表明：镍基高温合金能溶解较多的合金元素，如Cr、W、Mo、Si、Fe、Al、Ti、B、Nb、Ta、Hf等。这些合金元素加入到基体中可以产生合金强化效应，影响镍基高温合金的性能，改善合金的组织。

镍基高温合金在航空航天领域应用比较广泛，约有40% 的高温合金为镍基高温合金。镍基高温合金主要成分为Ni、Co、Cr、W、Mo、Re、Ru、Al、Ta、Ti等元素，基体为镍元素，含量在60% 以上，主要工作温度段在950℃-1100℃，在此温度段内服役时，其有较高的强度，较强的抗氧化能力以及抗腐蚀能力。

但随着研究的镍基高温合金的不断深入，人们发现镍基高温合金的中温性能较差，叶片在工作中经常出现断裂的现象，经研究发现合金的晶界中有很多的杂质，原子的扩散很快，基于晶界杂质这一环节,所以人们开始研究定向凝固技术。定向凝固技术就是使合金在生长过程中只沿应力轴方向生长。但随着航天的发展，对合金的要求越来越高，所以合金的成分也有很大的改变。比如早期加入C、B、Hf的加入有晶界的强化作用,还Cr元素含量降低。Cr元素是抗腐蚀元素，研究表明当Cr 含量在5% 以下时合金的抗腐蚀及抗氧化性能急速下降，但通过研究发现加入Re、Ta这两种元素也可以抑制元素的扩散速度，提高了组织的稳定性，从而提高了抗腐蚀性能及抗氧化性能[1]。文献综述

1.1.2镍基合金的研究发展方向

    （1）更高的高温性能。随着航空航天工业的不断发展，航空发动机的性能要求越来越高，其所用的高温材料需要更高的承温能力，更高的蠕变性能.

（2）更好的抗腐蚀性能、抗氧化性能。在合金设计中尽量少添加Cr元素，通过添加溶元素来提高合金的抗腐蚀性能及抗氧化性能，或者进行表面防护涂层；