激光定向能量沉积高Cr低熔点镍基合金显微组织及抗高温熔盐腐蚀性能

李思勇; 刘毅; 何佳颖; 皇志富; 成应晋; 坚永鑫

doi:10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2024100012

粉末冶金技术 ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (4) : 453 -464. DOI: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2024100012

激光定向能量沉积高Cr低熔点镍基合金显微组织及抗高温熔盐腐蚀性能

李思勇, 刘毅, 何佳颖, 皇志富, 成应晋, 坚永鑫

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摘要

针对严苛高温服役工况下零件腐蚀磨损失效严重的问题，利用激光定向能量沉积（laser directed energy deposition,LDED）方法制备了含不同质量分数Cr的低熔点镍基合金，研究了Cr含量对合金组织性能与抗高温腐蚀性能的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子探针显微分析仪等对合金的显微组织进行分析，同时讨论了合金组织、硬度及抗高温熔盐腐蚀性能的内在联系。结果表明：激光定向能量沉积制备的高Cr低熔点镍基合金组织主要由γ-Ni、CrB和Cr₅B₃组成；随着Cr含量增加，合金中硼化物含量相应升高，且块状Cr₅B₃相逐渐向粗大条状转变，菊花状（γ-Ni+CrB）共晶相消失，出现层片状的（γ-Ni+Cr₅B₃）共晶相。合金的硬度随Cr含量不断升高，最高达到HV 360.8，主要源自基体相硬度的升高和硼化物硬质相含量的升高。与TP347H不锈钢相比，新型高Cr低熔点镍基合金的抗高温熔盐腐蚀性能更加优异，且随Cr含量增加，合金的抗高温腐蚀性能明显提高；其中含40%Cr的合金试样表现出最优抗腐蚀性能，比TP347H提高约15倍。在高温腐蚀过程中，合金表面形成致密的富Cr氧化膜，可有效阻碍腐蚀反应侵入；另一方面，Cr元素可发挥固硫作用，使得高Cr低熔点镍基合金表现出优异的抗高温熔盐腐蚀性能。