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SLM制备GH3536合金高温循环氧化氧化物剥落各向异性研究

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【作者】 何林董安平张璇杜大帆祝国良汪东红孙宝德

【机构】 上海交通大学材料科学与工程学院上海市先进高温材料及其精密成形重点实验室金属基复合材料国家重点实验室

【摘要】 本文采用SLM制备了致密的GH3536高温合金试样,在900℃下进行循环氧化,每隔12h试样进行空冷,循环10次。结果显示试样XY平面具有良好的抗氧化性能,氧化增重曲线呈抛物线规律;而试样YZ平面氧化增重曲线呈线性规律。氧化120h后,XY平面试样氧化增重为0.75mg/mm2,而YZ平面试样氧化增重达5.6mg/mm2,为前者的7.5倍。同时,氧化过程中Ni(Fe,Cr)2O4发生剥落,氧化120h后XY平面试样氧化膜剥落量仅为0.39 mg/mm2,而YZ平面试样氧化膜剥落严重,剥落氧化膜高达18.6 mg/mm2,为前者的47.7倍。YZ平面试样氧化膜破碎、疏松,而XY试样表面形成致密Cr2O3保护性氧化膜。采用高温原位激光拉曼分析了试样氧化膜应力,相比于XY平面,在氧化30min后,YZ平面试样氧化膜Ni(Fe,Cr)2O4拉曼峰右移,氧化膜存在较大应力。分析认为,由于SLM制备的Gh3536高温合金形成柱状晶,导致XY平面存在较多(100)晶面而YZ平面(111)晶面较多。相比于(100)晶面,(111)晶面原子排布更加密集;因此,氧化后形成的氧化物与基体体积比值(PBR)更大,形成的氧化物生长应力更高。同时,测量试样热膨胀系数显示试样沿着Z方向(YZ平面)具有更高的热膨胀系数,因此氧化过程中热应力也更大。这导致在循环氧化过程中,YZ平面氧化膜中应力更大,氧化膜严重剥落。

【关键词】 高温合金增材制造高温氧化各向异性
  • 【会议录名称】 第十一届全国腐蚀与防护大会论文摘要集
  • 【会议名称】第十一届全国腐蚀与防护大会
  • 【会议时间】2021-07-02
  • 【会议地点】中国辽宁沈阳
  • 【分类号】TG132.3
  • 【主办单位】中国腐蚀与防护学会
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