Ni基超合金の高温水蒸気腐食挙動の解明とその防食法の提案

镍基高温合金高温蒸汽腐蚀行为的阐明及防腐方法的提出

• 批准号: 13750663
• 负责人: 林 重成
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750663/
• 关键词: Ni基超合金; 高温酸化; 水蒸気腐食

Ni基合金の腐食挙動の調査に先だって、比較対象としてまた比較的単純な系をして、基本構成元素であるNiおよびNi-3,6,10mass%Al二元系合金を用いてair,air+30.6H_2O,Ar-30.6H_2O雰囲気中,1073K,100hrの酸化実験を行った。100hr酸化後の酸化量のAl濃度依存性はいずれの雰囲気中においても同様に、純NiからAl濃度の増加に伴って6%Alまでは増加するが、10%Alで急激に減少する。一方、酸化量の時間依存性は、Niおよび10%Al合金では、水蒸気の影響は殆ど認められないが、3および6%Al合金は、air中では、酸化の初期より酸化は放物的に増加するが、水蒸気を含む雰囲気中では、酸化の短時間側でair中とほぼ同様の挙動を示すのに対して、より長時間の酸化で酸化速度は減少する事がわかった。断面組織観察より、いずれの雰囲気中においても、Niおよび10%Al合金では、それぞれNiOおよびAl_2O_3皮膜が形成している。Air中で酸化した、3および6%Al合金は外層NiOが生成し、合金中にはAl_2O_3の内部酸化層の生成が認められた。同様の組織は、水蒸気含有雰囲気中で酸化した試料においても認められるが、外層NiOおよび内部酸化層の厚さは、air中のそれと比較して薄くなり、air-H_2OよりもAr-H_2O中でより薄くなる傾向を示した。また、水蒸気含有雰囲気中では、外層NiOと内部酸化層の間に純Ni層が約5μm程度生成していた。市販のNi基超合金CMSX-4およびTMS75を用いた同様の実験条件下における酸化では、TMS75は、Ni-3,6Alと同様の傾向を示し、水蒸気含有雰囲気中ではair中と比較して酸化量は低下する傾向を示すが、CMSX-4では、水蒸気含有雰囲気中で酸化量は増加し、air中と比較して厚い酸化皮膜が形成することがわかった。現時点において、これら合金種による酸化挙動の違いは、合金中に含まれる合金元素の影響であることが示唆される。

在研究基于Ni的合金的腐蚀行为之前，在空气，空气+30.6H_2O和AR-30.6H_2O的气氛下，使用基本组成元素Ni和Ni-3,6,6,6,10mass％Al biary Aloys在空气中，在空气中进行了氧化实验，并在空气中进行氧化实验。 AR-30.6H_2O，使用1073K和100小时的氧化实验。同样，随着Al浓度的增加，氧化后100小时后氧化量的依赖性从纯Ni升高到6％Al，但在10％Al时急剧降低。另一方面，在Ni和10％的Al合金中，几乎没有观察到氧化量的时间依赖性，但是在3％和6％的Al合金中，从空气中的氧化开始起，氧化就会寄生，但在含有水蒸气的大气中，氧化速率在氧化速度较长的时间时会降低。从横截面结构观察中，NIO和AL_2O_3涂层分别在Ni和10％Al合金中形成。在空气中氧化的3％和6％的Al合金产生了外层NiO，并且在合金中观察到了Al_2O_3的内部氧化物层。在含水蒸气的气氛中氧化的样品中也观察到了相似的结构，但是外Nio和内部氧化物层的厚度往往比空气更薄，而在AR-H_2O中比在AIR-H_2O中较薄。此外，在含水蒸气的气氛中，在外NiO和内部氧化物层之间形成了纯Ni层。在氧化下在类似的实验条件下使用商业上可用的基于Ni的Superalys CMSX-4和TMS75，TMS75表现出与NI-3,6AL相似的趋势，并且在含水蒸气的气氛中，氧化的量往往会减少与空气相比，在CMSX-4中增加了氧化量，而氧化剂的含量会增加氧化物的含量。 空气。目前，建议这些合金物质之间的氧化行为差异是由于合金中包含的合金元素的影响。