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水蒸汽对GH3600合金高温氧化行为的影响
2026-06-02
DOI：10.14158/j. cnki. 1001-3814. 20213351
GH3600是一种具有优异力学性能的Ni-Cr合金，由于它在高纯水中具有出色的耐腐蚀性，该合金也是建造核反应堆的理想材料。
样品尺寸：1mm×10mm×10mm 的薄片
用热重分析仪完成合金在 900℃下不同水蒸气含量的空气（0%～19%）中24 h的氧化试验袁每个氧化条件下的试验至少做两次，以保证试验结果的可重复性。
图1为GH3600合金在900℃不同水蒸气含量空气中氧化24 h后的单位面积氧化增重曲线和单位面积增重平方曲线。在氧化过程中水蒸气与Cr2O3反应形成了具有挥发性的CrO2(OH)2，导致了氧化增重的减少。空气中水蒸气的含量越多，挥发效果越明显。
图. GH3600合金在900℃不同水蒸气含量空气中氧化24 h后氧化增重量曲线和氧化增重量平方曲线
通过小角度XRD分析发现：干燥空气中氧化膜外层为NiO，内层为NiCr₂O₄。含水蒸气环境下氧化产物种类与干燥空气下完全相同，仍为NiO和NiCr₂O₄。水蒸气的加入不影响氧化产物的相组成，只影响氧化膜的厚度和形貌。
1)动力学：水蒸气使合金氧化增重减少，且水含量越高增重越少(原因：生成挥发性CrO₂(OH)₂)。
2)产物：水蒸气不改变氧化产物种类，氧化膜始终为外层NiO、内层NiCr₂O₄。
3)结构：水蒸气使氧化膜更致密均匀，但总体厚度变薄。
天津中环推出高温静态/高速水氧腐蚀测试系列设备，利用实验室测试方法,准确模拟涡轮发动机工作环境的高温、高水蒸气分压和水蒸气速度，针对材料的热腐蚀、水蒸气氧化腐蚀进行循环测试，以正确评估材料的热化学稳定性。该设备由进气控制单元、液体精确控制进液量单元、加热蒸发器控制水的均匀汽化和气体混合、伴热管路、加热反应器等组件构成。主要用于:各种功能陶瓷，结构陶瓷和陶瓷基复合材料，超高温合金材料，高温热障涂层等领域。
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