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涡轮叶片是决定燃气轮机性能最关键的热端部件,其材料主要为定向凝固镍基高温合金。沿海环境中长期工作的燃气轮机涡轮叶片,往往承受着高温、复杂应力及腐蚀性融熔盐的综合作用。为此,涡轮叶片用定向凝固镍基高温合金除一般的高温力学性能外,还要求具有优异的抗热腐蚀能力及良好的组织稳定性。 DZ792及其改型合金是在IN792合金成分的基础上,通过适当调整合金成分、采用定向凝固工艺制成的新型定向凝固镍基高温合金。本文采用涂盐法与熔盐法研究了DZ792及其改型合金的高温热腐蚀行为,探讨了其高温热腐蚀机理;研究了DZ792G合金长期时效过程中的组织演化规律,并分析了长期时效对高温热腐蚀行为的影响。 研究表明:900℃一次涂盐条件下,DZ792合金的热腐蚀动力学遵循两阶段抛物线规律;合金表面氧化膜在盐膜的作用下发生溶解-再沉积,Cr2O3溶入盐膜中降低熔盐碱度,从而保证氧化膜在盐膜下能够稳定生长,进而抑制热腐蚀反应。 900℃循环涂盐条件下,DZ792与DZ792G合金的热腐蚀动力学可分为增重阶段、失重阶段、再增重阶段三个阶段。增重阶段主要发生Cr、Ti、Al等选择性氧化元素生成氧化膜的反应;失重阶段氧化膜发生快速的碱性溶解,诱发合金中选择性氧化元素的贫化形成贫Cr区;贫Cr区的形成导致合金在热腐蚀的再增重阶段无法形成氧化物保护膜,进而发生快速的热腐蚀反应。 900℃熔盐条件下DZ792G合金具有优异的抗热腐蚀能力,而DZ792与DZ792G-1合金遭受了严重的热腐蚀。DZ792G合金因具有较高的Cr含量,快速形成的Cr2O3保沪膜发生溶解-再沉积,能够保护内层富Al氧化膜的生长,从而抑制热腐蚀反应的进行。 DZ792G合金在长期时效过程中,枝晶偏析与凝固偏析逐渐弱化;枝晶间与枝晶轴相不断长大,粗化速率遵循Otswald熟化理论;因γ、γ两相错配度的降低,枝晶间γ相由立方形逐渐演化为球形;γ/γ共晶胞界与心部小颗粒γ相逐渐粗化;枝晶间块状MC型碳化物发生MC+γ→M23C6+γ退化反应,晶界与枝晶间析出颗粒状M23C6型碳化物。 长期时效处理降低了DZ792G合金的热腐蚀速率,热腐蚀能够均匀进行且内腐蚀区范围明显变小,有利于合金的抗热腐蚀能力;但长期时效处理诱发晶界析出富Cr的M23C6型碳化物,在晶界形成贫Cr区,导致合金晶界易发生热腐蚀。