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Fe_3Al金属间化合物硫化腐蚀的研究

田晓峰

  Fe-Al金属间化合物有望成为新一代高温结构材料,其在硫化腐蚀环境中的行为引人注目。研究Fe-Al金属间化合物高温硫化性的目的就是通过各种测试方法,分析和研究材料的微观结构变化,全面的认识硫化现象的本质,对材料发生硫化行为进行研究,确定Fe-Al金属间化合物高温硫化腐蚀的机理。实验使用SO_2+N_2模拟真实硫化腐蚀环境。从实验中发现,Fe28Al硫化腐蚀的动力学曲线应该符合抛物线规律。在600℃~800℃范围内,Fe28Al在低硫压的硫化腐蚀环境中腐蚀增重较小,具有优良的抗硫化腐蚀能力;Fe28Al在1000℃时由于氧化膜的增厚过大,在较短的时间内会产生孔洞和裂纹,而导致大量硫化物的形成,抗硫化腐蚀能力迅速下降。Fe28Al硫化腐蚀的速度明显要快于其氧化腐蚀的速度。Fe28Al在氧化腐蚀环境中则具有优良的抗腐蚀能力。温度和腐蚀气氛都对Fe28Al的抗腐蚀能力有很大影响。通过与氧化腐蚀的对比并参照氧化腐蚀的机理,对Fe28Al在SO_2+N_2的混合气氛下的硫化腐蚀机理做了初步的推断,在腐蚀初期,腐蚀的控制因素是界面反应速度。在腐蚀的初始阶段Fe_3Al合金表面吸附气体分子,首先发生选择性氧化生成Al_2O_3表面膜。此时氧化膜非常薄,氧化膜比较致密,与基体的附着力强,稳定性好,氧化膜塑性变形容易,所以膜中的应力较小,S通过氧化层的扩散速度较小,基体表面没有硫化物和氧化物的产生。硫化后期,腐蚀过程起主要作用的应为扩散过程。随着腐蚀时间的延长和温度的升高,氧化膜厚度增加,由于基体内存在浓度梯度而引起金属离子的迁移扩散,扩散过程起着越来越重要的作用,成为继续氧化的速度控制因素。随着硫化过程的增加,基体中Fe由于浓度梯度继续向外扩散与FeS形成共晶,又导致S和金属的扩散加快,并彻底破坏氧化膜,产生硫化膜,硫化膜PB比较高,所以硫化膜很容易破坏,沿晶界出现贯穿裂纹,使得S通过裂纹更容易侵入内部,加快内硫化层的成长。随之发生灾难性腐蚀。……   
[关键词]:Fe-Al;金属间化合物;硫化;腐蚀
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:山东大学2005年