稀土Y和Ce对DZ444镍基高温合金抗氧化性能的影响

本文主要探讨了稀土元素Y和Ce对定向凝固镍基高温合金DZ444的高温氧化行为的影响。研究采用了热重法作为主要实验手段，通过X射线衍射仪和扫描电镜对合金在700℃、850℃和950℃不同温度下的氧化动力学以及氧化膜的组成和形貌进行了深入分析。 研究结果显示，尽管稀土元素Y和Ce的加入并未改变合金在高温下恒温氧化的动力学行为，即氧化过程依然遵循抛物线规律，但它们对氧化动力学参数产生了影响，氧化激活能从原始的257.6 kJ/mol降低到246.8 kJ/mol，显示出一定的促进氧化作用。这表明稀土元素可能通过降低氧化反应的活化能，加速了氧化过程。 DZ444合金在氧化过程中形成了三层氧化膜：最外层是疏松的混合物，主要由Cr2O3、TiO2以及(Cr0.88Ti0.12)2O3构成；中间层为单一的Cr2O3；而内层则是Al2O3。值得注意的是，稀土元素的添加虽然没有显著改变氧化膜的整体结构，但在一定程度上优化了氧化膜的形成，可能是通过偏聚在合金表面，促进了保护性的Cr2O3膜的形成。这种Cr2O3膜具有良好的抗氧化性能，能够有效阻止合金进一步氧化，同时抑制了内氧化的发生。 因此，这项研究对于理解定向凝固镍基高温合金在高温环境下的耐氧化性能提供了有价值的见解，也为设计和优化此类合金以增强其高温抗氧化能力提供了理论依据。关键词包括高温合金、稀土元素、高温氧化以及定向凝固，这些内容对于工程技术人员来说具有重要的参考价值，尤其是在航空、航天和能源等领域应用的高温材料研究中。