枝晶生长方向对单晶高温合金DD10氧化行为的影响 - 王泽磊; 胡叶兵; 曹铁山; 程从前; 赵杰 (材料保护, 2024)
TG132.3+2; 为了探究镍基单晶高温合金在垂直和平行于一次枝晶生长方向的表面氧化膜的演化过程,采用连续质量增加法研究了 1 050 ℃下镍基单晶高温合金DD10的氧化行为,使用扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)对合金垂直和平行于一次枝晶生长方向的表面及氧化膜形貌、元素分布等进行了分析.结果表明:枝晶生长方向对DD10合金的氧化动力学规律和氧化膜结构没有影响,合金垂直面和平行面氧化动力学都呈现分阶段现象,第1阶段遵循立方增重规律,第2阶段为渐进水平线规律.氧化膜结构分为3层,外表层由柱状Nix(Co)1-xO构成,中间层由复杂尖晶石组成,内层由连续Al2O3构成.但枝晶生长方向对合金的氧化增重速率有着显著影响,合金垂直面的氧化速率常数为k1=5.96×10-3 mg2/(cm4·s),平行面的氧化速率常数为k2=6.24×10-3 mg2/(cm4·s),合金平行面氧化膜初期生长速率大于垂直面.这主要是由于平行于枝晶的生长方向具有更多的γ-γ'相界面,为氧化物的形核提供了大量的非均匀形核位置和更多的短路扩散路径,导致了平行生长方向在第1阶段展现出更高的氧化速率.随着氧化时间的延长,不同枝晶方向内层均形成了连续致密的Al2O3,有效阻碍了金属阳离子的外扩散,氧化速率差异减小.