Sc对CoNiCrAl合金高温氧化性能的影响

摘要

通过等温氧化及循环氧化实验研究了活性元素Sc对CoNiCrAl合金高温氧化动力学、氧化层/基体界面结合力的影响。在1150℃温度下进行了100次1 h循环氧化实验及5,30,50,640,1000 h等温氧化实验。结果表明:添加活性元素Sc能明显降低氧化膜的生长速度,改善氧化层/基体界面结合力,Sc元素添加量的不同对合金高温氧化行为的影响也不同。等温氧化中,原始合金的氧化速率常数为2.5×10-5μm2·s-1,添加0.1%Sc(原子分数,下同)的合金的氧化速率常数降低到原始合金的22.2%,添加0.2%Sc元素的合金的氧化速率常数降低到原始合金的44.4%。原始合金经过5 h等温氧化后的剥落比例就达到35%,经过30 h等温氧化后剥落比例达到95%;添加Sc元素之后,在氧化时间低于640 h时,氧化层的最大剥落比例为11.6%;当氧化时间达到1000 h时,添加0.1%Sc元素的合金的氧化层剥落比例增加到23.6%,添加0.2%Sc元素的氧化层剥落比例增加到68.5%。在循环氧化实验中,原始合金在循环氧化实验中经过1次循环之后重量就出现下降,而添加0.1%Sc及0.2%Sc元素的合金分别经过25和53次循环之后重量才开始下降。相对于原始合金在循环氧化过程中观察到的氮化现象,添加Sc元素的合金基体组织完好,没有受到破坏。