张利冲1,2, 许文勇1,2, 李 周1,2, 王双喜1,2, 沈建锟1,2
,
郑 亮1,2, 张国庆
1,2
（1．中国航发北京航空材料研究院，北京 100095；2．先进高温结构材料重点实验室 北京 100095）
农业机械学报亚瑟王2:亡灵军团摘要：利用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM ）、能谱仪（EDS ）、X 射线光电子能谱（XPS ）、二次离子质谱（SIMS ）等分析手段，研究温度对镍基高温合金GH4169粉末表面氧化特性的影响。结果表明：室温条件下，GH4169高温合金粉末表面部分氧化，表面存在以Ni 、Cr 、Ti 、Nb 为主的单质态和以Ni （OH ）2、Cr 2O 3、TiO 2、Nb 2O 5为主的氢氧化物/氧化物；随着温度的升高（150～250 ℃），Ni 、Cr 、Ti 、Nb 元素XPS 单质峰减弱，氧化程度略有增加，粉末表面部分氧化；当温度达到350 ℃时，Ni 、Cr 、Ti 、Nb 元素XPS 单质峰几乎全部消失，粉末表面全部氧化，氧化层厚度约为5 nm ，主要由Ni （OH ）2、Cr 2O 3、TiO 2、Nb 2O 5组成；温度对GH4169高温合金粉末氧化特性影响显著，对本研究所用的GH4169高温合金粉末暴露大气条件下1 h 内，最高处理温度不应超过250 ℃。关
键词：温度；镍基高温合金；表面氧化特性；氧化层doi ：10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000054
中图分类号：TF122.5 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2020)06-0001-07
镍基高温合金GH4169（美国牌号Inconel 718）是20世纪60年代开发的一种镍基高温合金，因其具有良好的热加工性能、优异的高温力学性能，广泛应用于航空、航天、核能、动力和石化等领域。作为航空发动机发展历史上应用范围最广的镍基高温合金材料，其年产量占据整个变形高温合金总产量的45%以上，并且逐年增加。相关资料显示，美国GE 公司所有发动机的关键零部件中该合金的使用比例高达70%，美国P&W 公司大型发动机PW 4000核心零部件中该合金的使用比例高达57%
[1-5]
。
如前所述，镍基高温合金GH4169常用于制造航空发动机中的重要零件，其性能对发动机可靠性有着至关重要的作用。采用传统方法加工或成形，存在工艺难度大、材料浪费多等难题。热等静压近净成形技术（near net shaping hot isostatic pressing ，NNS-HIP ）结合粉末冶金与现代模具技术，在低于材料熔点的温度下，一次性整体近净成形出性能
优异的复杂零件，其制件具有均匀细小的微观组织，良好的综合性能，不仅克服了材料加工难的问题，
还大大提高材料的利用率，降低零件制造成本
[6-12]
。
但是，镍基高温合金GH4169合金元素含量较多、合金相组成复杂，在粉末制备和处理过程中，粉末表面会出现一定的物理化学吸附以及元素偏析，最终在粉末表面生成氧化层。在粉末热等静压成型过程中，粉末表面的氧化层会阻碍粉末颗粒之间的扩散和连接，同时，第二相颗粒优先在粉末表面附近析出，由于基体和粉末边界变形不协调，容易形成孔洞和应力集中，促进疲劳裂纹的萌生和扩展，导致零件的力学性能显著降低，最终导致服役零件过早失效
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[13-15]
。鉴于粉末表面氧化对热等静
压近净成形技术生产零件的力学性能具有决定性的影响，国内外关于镍基高温合金GH4169（IN718）的高温氧化行为主要集中在块体材料氧化动力学、氧化层以及其形成机理的研究等几个方面
[16-18]
，目
前很少见到关于GH4169合金粉末表面氧化行为研究的相关报道，所以对GH4169高温合金粉末表面氧化特性的研究具有重要的指导意义。
本工作重点研究温度对镍基高温合金GH4169粉末表面氧化特性的影响，旨在阐明粉末加热处理温度和粉末表面氧化的关系，探索粉末加热处理过程中表面氧化层的组成及形成机理，为热等静压近
收稿日期：2019-12-06；修订日期：2020-10-10
湖南卫视呼啦基金项目：国家重点研发计划资助项目（2017YFB0305800）
通讯作者：张国庆（1962—），男，博士，研究员，研究方向：高温结构材料，联系地址：北京市海淀区环山村8号（100095），E-mail ：***************。
2020 年第 40 卷航 空 材 料 学 报
自由绘画2020，Vol. 40第 6 期
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第 1 – 7 页
JOURNAL OF AERONAUTICAL MATERIALS
No.6 pp.1 – 7
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