稀土元素微合金化提高HP40合金高温抗氧化能力研究

通过扫描电子显微镜(SEM)、X光电子能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等手段分析了稀土元素的添加对HP40合金抗高温氧化能力的影响。1100℃氧化120h后增重最小的试样(HP40+Y)单位面积增重约为16.24g/m2,远低于未添加稀土元素试样在相同条件下的氧化增重(36.45g/m2),表明稀土元素的添加有效提高了合金的抗氧化能力。对试样氧化膜内部组成结构的分析发现,添加稀土元素后氧化膜表面存在一层完整的尖晶石氧化物,而未添加稀土元素的试样氧化后表层尖晶石不连续。另外,稀土元素促进了硅的内氧化,这种内氧化产物钉扎基体,增大了氧化膜与基体的接触面积,改善了氧化膜与基体界面的结合强度。

稀土元素对HP40合金预氧化行为的影响

采用声发射技术原位检测稀土元素改性HP40合金经过不同氧化时间后,氧化膜在降温过程中的剥落行为。结果表明,添加稀土元素的合金经过1h预氧化后氧化膜结合强度并未得到明显提高。随着氧化时间的延长,稀土元素促进合金的内氧化,进而提高了氧化膜与基体界面结合强度。通过BSE观察发现,稀土元素促进氧化膜与基体界面内氧化产物(氧化硅)的形成。同时这种氧化硅提高了氧化膜结合强度,进而改变了氧化膜的剥落形式。