SLM制备GH3536合金高温循环氧化氧化物剥落各向异性研究

【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。更多还原