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  2. 青島濱海學院在鎳基高溫合金長周期腐蝕演變規律研究中取得新進展
    2025-07-22 15:35:38 作者:本網發布 來源:青島濱海學院 分享至:

     

    航空發動機的性能與改進與鎳基高溫合金的發展密切相關。近日,青島濱海學院機電工程學院先進功能材料團隊在材料高溫腐蝕領域取得重要進展:該團隊系統研究了GH4096鎳基合金在長時間(1000小時)高溫氧化行為、熱腐蝕行為和高低溫交替腐蝕行為,揭示了其1000小時長周期腐蝕演變規律。該研究結果對于評估GH4096合金在海洋環境中的服役可靠性和安全性提供了重要理論依據。

    相關成果“GH4096 superalloy high temperature oxidation and hot corrosion behaviors”(《GH4096鎳基合金的高溫氧化和腐蝕行為研究》)發表在Journal of Materials Research and Technology(中科院SCI二區,2023—2024年影響因子6.2)。王阿敏老師為第一作者,戴景杰教授為通訊作者,青島濱海學院為第一作者和通訊作者單位,山東石油化工學院、北京鋼研高納科技股份有限公司、青島豐東熱處理有限公司為聯合完成單位。

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    研究團隊通過系統的實驗研究,揭示了GH4096鎳基合金在1000小時長周期腐蝕演變規律。合金在高溫氧化和熱腐蝕過程中,伴隨著明顯的Cr和Ti元素的外擴散。在750℃以下,合金表面氧化膜和腐蝕膜中Cr元素占據主導,表現出優異的抗高溫氧化性能。隨著溫度的升高,Ti元素逐漸成為氧化膜和腐蝕膜的主導,其抗氧化性能下降。由于高溫和腐蝕介質的共同作用,合金僅在650℃下NaCl/Na2SO4(5/95 wt.%)的腐蝕介質中表現出良好的抗熱腐蝕性能。在650℃下NaCl/Na2SO4(25/75 wt.%)的腐蝕介質和750℃以上NaCl/Na2SO4(5/95 wt.%)和NaCl/Na2SO4(25/75wt.%)腐蝕介質中,合金均表現出較差的抗熱腐蝕性能。高低溫交替腐蝕過程中,鹽霧腐蝕階段,Cl-對氧化膜產生局部腐蝕并在腐蝕破壞處聚集,部分氧化物發生溶解,隨后Cl-沿著氧化膜中的缺陷向內擴散至合金/氧化膜界面處,加速界面發生破壞以及氧化膜的剝落。

    圖1高溫氧化過程中合金表面元素含量的變化規律

    圖2合金的高低溫腐蝕過程中Cl-作用機理示意圖

    該研究獲山東省自然科學基金重點項目(ZR2020KE052)、面上項目(ZR2021ME192)及山東省高校青創科技團隊項目(2023KJ280)支持。


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