Page 30 - 机械工程材料2025年第三期

李梦贤，等：电子束精炼FGH4096高温合金的高温氧化行为

氧化膜的生长速率不仅可以通过单位面积质量 化膜厚度随氧化温度的升高而增大，随氧化时间的
增量来描述，还可以通过氧化膜厚度的变化来表示。 延长而增大；在相同氧化条件下，电子束精炼制备
由表2可以看出：不同工艺制备FGH4096合金的氧 合金的氧化膜厚度小于真空感应熔炼制备合金，在

表2 不同工艺制备FGH4096合金在750 ℃和900 ℃ 750 ℃，900 ℃氧化100 h后氧化膜厚度分别减小了
氧化1 h和100 h的氧化膜厚度 28.91%，9.51%。2种工艺制备合金的氧化膜增厚动
Table 2 Oxidation layer thickness of FGH4096 alloy 力学与增重动力学呈现了相似的行为特征。
prepared by different processes after oxidation 2.2 氧化膜形貌及物相组成
at 750 ℃ and 900 ℃ for 1 h and 100 h 由图2可以看出，在相同氧化条件下，真空感应

工艺 氧化温度/℃ 氧化时间/h 厚度/μm
熔炼和电子束精炼制备合金氧化膜的氧化物种类及
750 1 0.25
其衍射峰强度区别不大。在750 ℃下氧化1 h后，合
750 100 1.28 金表面出现Cr 2 O 3 、TiO 2 氧化物，此时氧化物很少，
真空感应熔炼
900 1 0.76 合金氧化程度轻；当氧化时间延长至100 h时，表面
900 100 8.62 氧化物种类不变，但含量增加。当氧化温度升高至
750 1 0.23
900 ℃时，1 h短时氧化后表面氧化物的种类与750 ℃
750 100 0.75 下一致，但含量更高，氧化100 h后新增了尖晶石相
电子束精炼
900 1 0.91 Co（Ni）Cr 2 O 4 ，这表明在更高温度和更长时间下，合
900 100 7.80
金的氧化程度更高，氧化反应更复杂。

图 2 在 750，900 ℃ 下氧化不同时间后不同工艺制备 FGH4096 合金氧化膜的 XRD 谱
Fig. 2 XRD patterns of oxide film of FGH4096 alloy prepared by different processes after oxidation at 750 ℃ and 900 ℃ for different times
由图 3 和表 3 可以看出：在 750 ℃氧化 1 h后， 为氧气向基体扩散提供了便利条件；电子束精炼合

2种工艺制备的合金的氧化程度都很轻，表面氧化物 金表面的TiO 2 （区域10）形核长大，聚集成弯曲条状，
生长趋势及组成相似；结合XRD谱， 表面颗粒状氧化 表面氧化膜完好无损。在900 ℃下氧化100 h后，不
物主要为Cr 2 O 3 和TiO 2 （区域1和区域2），由于氧化 同工艺制备的合金表面氧化物均生长成连续的氧化
时间较短，这些氧化物尚未充分发展，周围大部分为 膜，由弥散分布的TiO 2 、Cr 2 O 3 （区域7）以及少量的
未氧化的基体。当氧化时间延长至100 h后，真空感 Co（Ni）Cr 2 O 4 （区域8）组成，氧化物尺寸增大；真空
应熔炼制备合金的表面氧化物颗粒长大聚集，形成 感应熔炼合金表面氧化膜呈山脊状，氧化物颗粒尺
不规则块状凸起，该处可能会产生应力集中，块状凸 寸不均匀，部分氧化物出现剥落趋势，而电子束精炼
起部位（区域3） 主要由TiO 2 组成，而平面处（区域4） 合金表面氧化膜分布均匀，氧化物颗粒尺寸均匀。
则富含Cr 2 O 3 ；电子束精炼合金表面平整，均匀连续 由图4可以看出： 在750 ℃氧化1 h后，电子束精
的TiO 2 氧化物颗粒（区域9）弥散分布在表层，为基 炼合金的氧化程度很轻，氧化膜较薄，与基体间结合
体提供良好的保护作用 ［15］ 。在900 ℃下氧化1 h后， 紧密，真空感应熔炼制备合金表面氧化物与基体间
真空感应熔炼合金表面部分区域（区域 5）形成了 结合不紧密；在750 ℃氧化100 h后，电子束精炼制
Cr 2 O 3 和TiO 2 覆盖层，部分区域（区域6）的氧化膜剥 备合金表面氧化物颗粒长大，氧化膜变厚，厚度增幅
落，露出合金基体，同时该区域还存在较多孔洞，这 比真空感应熔炼合金小，膜厚均匀，说明氧化速率均

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