鐵基高溫合金是在18-8類型奧氏體不銹鋼基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高溫材料，鋼中通過添加少量鎢、鉬、鋁和鈦等合金元素進(jìn)行復(fù)合固溶強(qiáng)化，使鋼具有良好的抗氧化性、高的塑性、一定的熱強(qiáng)性和良好的疲勞性能，用于制造850℃以下工作的噴氣式發(fā)動機(jī)燃燒室和加力燃燒零部件等。高溫合金的氧化行為、重要活性元素效應(yīng)的作用機(jī)制及氧化產(chǎn)物分析技術(shù)，是目前高溫氧化領(lǐng)域最受重視的研究內(nèi)容。本文以典型的鐵基高溫合金GH1140為例，通過測定其氧化動力學(xué)參數(shù)，研究其氧化規(guī)律，了解氧化膜的生長和損毀機(jī)制以及探索影響高溫抗氧化性的因素，以達(dá)到減少或抑制高溫氧化損失途徑的目的，對相關(guān)研究具有一定的借鑒作用。
實驗用料為鐵基固溶強(qiáng)化合金GH1140，其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為：0.08C，21.6Cr，0.44Al，0.91Ti，2.31Mo，37.42Ni，1.63W，余為Fe。生產(chǎn)工藝流程為：電弧爐冶煉+電渣重熔→鍛造開坯→熱軋開坯→冷軋2mm成品板材。將合金坯料切割成2mm×10mm×20mm試樣，用金相砂紙打磨至600#，用酒精、乙醚清理試樣表面油污，干燥后備用。在箱式電阻爐(控溫精度為±10℃)內(nèi)進(jìn)行。出爐時快速加蓋，防止氧化物崩落。實驗溫度分別為750、800、850、900和950℃，在氧化一定時間(1、3、5、10、25、50、75和100h)后，從坩堝中取出冷卻至室溫稱重。將實驗溫度為750～950℃的試樣，每個溫度連續(xù)氧化100h后，測氧化前后重量的變化，求其氧化速率。
GH1140合金在750～900℃恒溫靜態(tài)氧化100h后，生成以Cr2O3為主的保護(hù)性氧化膜，且900℃以下均無氧化膜的脫落現(xiàn)象發(fā)生，說明氧化膜與基體的粘附性較好，起到了抑制氧化的作用。GH1140合金在750～900℃氧化時氧化動力學(xué)遵循拋物線規(guī)律，合金氧化增重均隨溫度的升高而增加，在950℃氧化時氧化動力學(xué)近似遵從直線規(guī)律，且有少量氧化膜剝落。通過抗氧化性能測試，GH1140合金在950℃以下氧化速率＜0.1(g/m2·h)，為完全抗氧化級。GH1140在800℃發(fā)生內(nèi)氧化的跡象，且隨溫度升高氧化膜更加不均勻。GH1140的高溫抗氧化性較鎳基、鈷基高溫合金要弱，所以一般在850℃以下使用。