放电等离子烧结超细晶ODS镍基合金的高温氧化行为研究

摘要

通过机械合金化 （MA） 和放电等离子烧结 （SPS） 制备了 Cr2O3颗粒强化的超细晶结构镍基高温合金（ODS 合金）。对比研究了不添加氧化物颗粒合金 （Base 合金） 和 ODS 合金样品的微观结构和高温氧化行为。结果表明，在1200 ℃烧结过程中，Cr2O3完全转变为Al2O3。由于SPS快速烧结及弥散分布的原位Al2O3颗粒钉扎，抑制了晶粒长大，ODS合金具有十分细小的晶粒结构，其平均晶粒尺寸为0.98 μm;Base合金平均晶粒尺寸稍大，为1.54 μm。ODS合金在900 ℃下具有较好的抗氧化性能和较低的氧化速率，得益于其表面迅速生成了连续致密的内层α-Al2O3膜，能有效地阻止Ti和Cr向外扩散，表面生成少量保护性较差的TiO2和NiCr2O4。而Base 合金表面则生成了以 Al2O3为内层，Ti O2和Cr2O3为中间层以及NiCr2O4为外层的多层结构氧化膜，并且其在初期的氧化速率较快，为1.66×10-7mg~2·cm-4·s-1，是ODS合金的2倍多。