Ni-Cr-Al基合金熱腐蝕及溶液腐蝕行為研究.pdf

1、Ni-Cr-Al基合金是目前廣泛使用的一種高溫結(jié)構(gòu)材料，兼具優(yōu)異的高溫力學(xué)性能和良好的高溫耐腐蝕性能。本論文研究了不同成分和狀態(tài)的Ni-Cr-Al基合金在Na2SO4和NaCl混合鹽（質(zhì)量比3∶1）介質(zhì)中的低溫?zé)岣g行為，分析了Cr、Al元素的含量以及預(yù)氧化處理對(duì)合金抗熱腐蝕性能的影響，探討了Ni-Cr-Al基合金的低溫?zé)岣g機(jī)理;結(jié)合極化曲線，研究了Ni-Cr-Al基合金在室溫還原性酸和Cl-離子環(huán)境下的腐蝕機(jī)制，考察了Cr、Al元素

2、的含量對(duì)合金在H+、Cl-離子介質(zhì)中耐蝕性能的影響，為利用成分調(diào)整改善合金在相似環(huán)境中的耐蝕性能提供了有益指導(dǎo)。通過(guò)本論文研究，得到的主要結(jié)論如下:
　　 (1) Ni-Cr-Al基合金在溫度為600℃的混合鹽中發(fā)生了低溫?zé)岣g，產(chǎn)物以疏松氧化物為主。當(dāng)Cr、Al含量較低時(shí)，合金腐蝕程度較嚴(yán)重，腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線近似遵循冪指數(shù)規(guī)律;當(dāng)Cr、Al含量足夠高時(shí)，腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線接近對(duì)數(shù)規(guī)律。隨著Cr、Al含量的提高，合金抗熱腐蝕性能得到明

3、顯改善，腐蝕程度和速度均大大降低;Cr元素比Al元素具有更有效的抗熱腐蝕作用。
　　 (2)預(yù)氧化處理使Ni-Cr-Al基合金表面形成以Al2O3、 Cr2O3、NiCr2O4和NiO為主要成分的致密氧化膜，從而明顯改善合金的抗熱腐蝕性能;預(yù)氧化合金的抗熱腐蝕性能隨Cr含量的變化無(wú)明顯規(guī)律性，而Al含量增加可使預(yù)氧化合金的抗熱腐蝕性能有所提高。
　　 (3)鑄態(tài)Ni-Cr-Al基合金的低溫?zé)岣g機(jī)理符合硫化-氧化循環(huán)和酸

4、堿熔融模型;預(yù)氧化態(tài)Ni-Cr-Al基合金的低溫?zé)岣g機(jī)制與氧化層的性質(zhì)有關(guān)。
　　 (4)三種Ni-Cr-Al基合金分別在常溫NaCl、HCl和混合溶液中浸泡腐蝕后，除Ni-16Cr-6.8Al合金在NaCl溶液中出現(xiàn)少量Al、Cr的復(fù)雜氧化物外，其余所有合金成分基本無(wú)變化。
　　 (5)三種Ni-Cr-Al基合金在NaCl溶液中浸泡腐蝕后均發(fā)生了鈍化現(xiàn)象，耐蝕性極好;在HCl溶液中，三種合金的腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線均接近直線

5、，耐蝕性能良好;在混合溶液中，三種合金的腐蝕速度均比其在HCl溶液中的腐蝕速度慢，動(dòng)力學(xué)曲線也接近直線，耐蝕性能良好。Al元素含量的增加增大了Cl-離子對(duì)合金孔蝕的幾率，不利于合金鈍化;而Cr元素含量的增加減少了Cl-離子對(duì)合金孔蝕的幾率，對(duì)提高合金鈍化能力有利。
　　 (6)在中性溶液中，鈍化對(duì)Ni-Cr-Al基合金起主要保護(hù)作用，故Al含量的增加不利于合金耐蝕性能的提高;而在還原性酸溶液中，蝕孔的陽(yáng)極保護(hù)對(duì)Ni-Cr-Al基