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水蒸汽對(duì)GH3600合金高溫氧化行為的影響

GH3600是一種具有優(yōu)異力學(xué)性能的Ni-Cr合金，由于它在高純水中具有出色的耐腐蝕性，該合金也是建造核反應(yīng)堆的理想材料。

2026-06-02

DOI：10.14158/j. cnki. 1001-3814. 20213351

研究背景

GH3600是一種具有優(yōu)異力學(xué)性能的Ni-Cr合金，由于它在高純水中具有出色的耐腐蝕性，該合金也是建造核反應(yīng)堆的理想材料。

水氧實(shí)驗(yàn)

樣品尺寸：1mm×10mm×10mm?的薄片

用熱重分析儀完成合金在?900℃下不同水蒸氣含量的空氣（0%～19%）中24 h的氧化試驗(yàn)袁每個(gè)氧化條件下的試驗(yàn)至少做兩次，以保證試驗(yàn)結(jié)果的可重復(fù)性。

氧化動(dòng)力學(xué)分析

圖1為GH3600合金在900℃不同水蒸氣含量空氣中氧化24 h后的單位面積氧化增重曲線和單位面積增重平方曲線。在氧化過程中水蒸氣與Cr₂O₃反應(yīng)形成了具有揮發(fā)性的CrO₂(OH)₂，導(dǎo)致了氧化增重的減少。空氣中水蒸氣的含量越多，揮發(fā)效果越明顯。

圖. GH3600合金在900℃不同水蒸氣含量空氣中氧化24 h后氧化增重量曲線和氧化增重量平方曲線

氧化膜物相分析

通過小角度XRD分析發(fā)現(xiàn)：干燥空氣中氧化膜外層為NiO，內(nèi)層為NiCr?O?。含水蒸氣環(huán)境下氧化產(chǎn)物種類與干燥空氣下完全相同，仍為NiO和NiCr?O?。水蒸氣的加入不影響氧化產(chǎn)物的相組成，只影響氧化膜的厚度和形貌。

研究結(jié)果

1)動(dòng)力學(xué)：水蒸氣使合金氧化增重減少，且水含量越高增重越少(原因：生成揮發(fā)性CrO?(OH)?)。

2)產(chǎn)物：水蒸氣不改變氧化產(chǎn)物種類，氧化膜始終為外層NiO、內(nèi)層NiCr?O?。

3)結(jié)構(gòu)：水蒸氣使氧化膜更致密均勻，但總體厚度變薄。

中環(huán)電爐設(shè)備

天津中環(huán)推出高溫靜態(tài)/高速水氧腐蝕測試系列設(shè)備，利用實(shí)驗(yàn)室測試方法,準(zhǔn)確模擬渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境的高溫、高水蒸氣分壓和水蒸氣速度，針對(duì)材料的熱腐蝕、水蒸氣氧化腐蝕進(jìn)行循環(huán)測試，以正確評(píng)估材料的熱化學(xué)穩(wěn)定性。該設(shè)備由進(jìn)氣控制單元、液體精確控制進(jìn)液量單元、加熱蒸發(fā)器控制水的均勻汽化和氣體混合、伴熱管路、加熱反應(yīng)器等組件構(gòu)成。主要用于:各種功能陶瓷，結(jié)構(gòu)陶瓷和陶瓷基復(fù)合材料，超高溫合金材料，高溫?zé)嵴贤繉拥阮I(lǐng)域。

高溫靜態(tài)水氧腐蝕儀：

◆ 液態(tài)水汽化精準(zhǔn)可控

◆ 載氣多量程可選：300ml/1000ml/3000ml

◆?最高溫度可選：1200℃/1600℃

◆?可預(yù)設(shè)多組工藝，每組50段程序控制

高溫高速水氧腐蝕儀：

◆ 實(shí)現(xiàn)水蒸氣沖擊：160m/s（計(jì)算值）

◆ 精準(zhǔn)控制進(jìn)液量

◆ 液態(tài)水的均勻汽化和氣體混合

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