镍基单晶高温合金热腐蚀性能的试验方法技术

本公开涉及一种镍基单晶高温合金热腐蚀性能的试验方法，属于热腐蚀试验领域。该试验方法包括：提供多个待试验的镍基单晶高温合金试验件；提供多个不同盐溶液，其中一个或多个盐溶液包括钒元素；利用各盐溶液在各试验件表面沉积一层预设质量的盐膜，并对带有盐膜的各试验件进行热腐蚀试验以获取试验数据；根据热腐蚀试验的试验数据，确定热腐蚀速率常数。本公开一方面补充了含有钒元素的盐溶液对试验件进行热腐蚀试验，提供了更加贴合高温合金实际服役环境的试验环境，提高了试验的可靠性；另一方面，精准控制试验件表面的盐膜含量，从而获取准确的试验数据，有利于进行热腐蚀性能的定量分析，提高了试验的准确性与可重复性。

Test Method for Hot Corrosion Properties of Nickel-based Single Crystal Superalloys

【技术实现步骤摘要】
镍基单晶高温合金热腐蚀性能的试验方法
本公开涉及热腐蚀试验领域，具体而言，涉及一种镍基单晶高温合金热腐蚀性能的试验方法。
技术介绍
镍基单晶高温合金具有优异的高温力学性能、抗氧化与腐蚀性能，被广泛用于航空或工业发动机涡轮叶片制造。为了获得更优异的蠕变性能和良好的组织稳定性，新一代高温合金制造中减少了对于Al(铝)、Cr(铬)等可以产生保护性氧化物元素含量的添加，使得合金在较高的服役温度下表现出相对较差的抗氧化和耐热腐蚀性能。热腐蚀是指镍基单晶合金在高温下的一种加速氧化现象。当单晶合金长期工作在含有S(硫)、V(钒)等燃气和含盐的高温环境时，合金表面会附着上一层含有Na2SO4(硫酸钠)、NaCl(氯化钠)、V2O5(五氧化二钒)的沉积盐，这些沉积盐会破坏合金表面的保护层而引起合金的热腐蚀现象。合金的热腐蚀会加速涡轮叶片表面裂纹的萌生、扩展，当合金的热腐蚀与蠕变、疲劳交互作用时，会造成叶片的失效，大大降低涡轮叶片的服役寿命和可靠性。因此，亟需提供一种贴合实际服役环境的热腐蚀环境，以对镍基单晶高温合金进行热腐蚀试验。需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种镍基单晶高温合金热腐蚀性能的试验方法，以在贴合实际服役环境的热腐蚀环境中对镍基单晶高温合金进行热腐蚀试验。根据本公开的一个方面，提供一种镍基单晶高温合金热腐蚀性能的试验方法，包括：提供多个待试验的镍基单晶高温合金试验件；提供多个不同盐溶液，其中一个或多个所述盐溶液包括钒元素；利用各盐溶液在各所述试验件表面沉积一层预设质量的盐膜，并对带有盐膜的各试验件进行热腐蚀试验以获取试验数据，根据所述热腐蚀试验的试验数据，确定热腐蚀速率常数。在本公开的一种示例性实施例中，所述多个不同盐溶液包括：第一盐溶液，包括Na2SO4；第二盐溶液，包括Na2SO4以及NaCl；第三盐溶液，包括Na2SO4、NaCl以及V2O5。在本公开的一种示例性实施例中，在所述第三盐溶液中，所述V2O5的重量比例为1～15％。在本公开的一种示例性实施例中，在所述第三盐溶液中，所述Na2SO4的重量比例为75％，所述NaCl的重量比例为20％，所述V2O5的重量比例为5％。在本公开的一种示例性实施例中，所述利用各盐溶液在各所述试验件表面沉积一层预设质量的盐膜，并对各带有盐膜的试验件进行热腐蚀试验以获取试验数据包括：步骤1，将各盐溶液均匀喷涂至各所述试验件表面，并形成预设质量的盐膜；步骤2，对各带有盐膜的试验件在预设温度下保温；步骤3，在保温预设时长后，将各所述试验件取出并获取试验数据，所述试验数据包括各试验件质量及表面积；步骤4，重复步骤1至步骤3多次。在本公开的一种示例性实施例中，所述试验件表面的每平方厘米的盐含量为3mg，所述预设质量的盐膜为根据各所述试验件的表面积与每平方厘米的盐含量确定。在本公开的一种示例性实施例中，所述预设温度处于600℃-1200℃之间。在本公开的一种示例性实施例中，各所述试验件的保温总时长处于100-300小时之间；每次保温的预设时长为10-50小时之间。在本公开的一种示例性实施例中，所述根据所述热腐蚀试验的试验数据，确定热腐蚀速率常数包括：根据各热腐蚀阶段各所述试验件质量确定各热腐蚀阶段各所述试验件的增重，并结合各热腐蚀阶段发生前的各试验件表面积，确定各试验件在各热腐蚀阶段的单位面积增重；以加热时间为横坐标，以试验件的单位面积增重为纵坐标，根据各所述试验件在各热腐蚀阶段的单位面积增重数据，绘制热腐蚀动力学曲线图；根据热腐蚀动力学公式，模拟各试验件热腐蚀动力学曲线，并确定各所述试验件的热腐蚀速率常数。在本公开的一种示例性实施例中，所述热腐蚀动力学公式为△W2＝Kp·t+C其中△W为试验件热腐蚀后的单位面积增重，Kp为热腐蚀速率常数，t为热腐蚀时间，C为热腐蚀动力学常数。由上述技术方案可知，本公开提供一种镍基单晶高温合金热腐蚀性能的试验方法，其优点和积极效果在于：本公开提供的一种镍基单晶高温合金热腐蚀性能的试验方法，一方面补充了含有钒元素的盐溶液对试验件进行热腐蚀试验，控制试验件在热腐蚀试验过程中充分接触空气，提供了更加贴合镍基单晶高温合金实际服役环境的试验环境，提高了试验的可靠性；另一方面，在试验件表面沉积一层预设质量的盐膜，精准控制试验件表面的盐膜含量，从而获取准确的试验数据，有利于进行热腐蚀性能的定量分析，提高了试验的准确性与可重复性。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示意性示出本公开示例性实施例中镍基单晶高温合金热腐蚀性能的试验方法的流程示意图；图2示意性示出本公开根据图1中步骤3与步骤4提供的一实施例的镍基单晶高温合金热腐蚀性能的试验方法的流程示意图；图3示意性示出本公开示例性实施例中在第一盐溶液的盐膜成分下镍基单晶高温合金试验件的实际热腐蚀增重曲线图；图4示意性示出本公开示例性实施例中在第一盐溶液的盐膜成分下镍基单晶高温合金试验件的拟合热腐蚀动力学曲线；图5示意性示出本公开示例性实施例中在第二盐溶液的盐膜成分下镍基单晶高温合金试验件的实际热腐蚀增重曲线；图6示意性示出本公开示例性实施例中在第二盐溶液的盐膜成分下镍基单晶高温合金试验件的拟合热腐蚀动力学曲线；图7示意性示出本公开示例性实施例中在第三盐溶液的盐膜成分下镍基单晶高温合金试验件的实际热腐蚀增重曲线；图8示意性示出本公开示例性实施例中在第三盐溶液的盐膜成分下镍基单晶高温合金试验件的拟合热腐蚀动力学曲线；图9示意性示出本公开示例性实施例中在三种盐溶液的盐膜成分下镍基单晶高温合金试验件的拟合热腐蚀动力学对比图；图10示出在本公开示例性实施例中在第一盐溶液的盐膜成分下镍基单晶高温合金试验件在热腐蚀200小时后表面形貌光学显微镜图；图11示出在本公开示例性实施例中在第二盐溶液的盐膜成分下镍基单晶高温合金试验件在热腐蚀200小时后表面形貌光学显微镜图；图12示出在本公开示例性实施例中在第三盐溶液的盐膜成分下镍基单晶高温合金试验件在热腐蚀200小时后表面形貌光学显微镜图。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。本说明书中使用用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍基单晶高温合金热腐蚀性能的试验方法，其特征在于，包括：提供多个待试验的镍基单晶高温合金试验件；提供多个不同盐溶液，其中一个或多个所述盐溶液包括钒元素；利用各盐溶液在各所述试验件表面沉积一层预设质量的盐膜，并对带有盐膜的各试验件进行热腐蚀试验以获取试验数据；根据所述热腐蚀试验的试验数据，确定热腐蚀速率常数。

【技术特征摘要】
1.一种镍基单晶高温合金热腐蚀性能的试验方法，其特征在于，包括：提供多个待试验的镍基单晶高温合金试验件；提供多个不同盐溶液，其中一个或多个所述盐溶液包括钒元素；利用各盐溶液在各所述试验件表面沉积一层预设质量的盐膜，并对带有盐膜的各试验件进行热腐蚀试验以获取试验数据；根据所述热腐蚀试验的试验数据，确定热腐蚀速率常数。2.根据权利要求1所述的镍基单晶高温合金热腐蚀性能的试验方法，其特征在于，所述多个不同盐溶液包括：第一盐溶液，包括Na2SO4；第二盐溶液，包括Na2SO4以及NaCl；第三盐溶液，包括Na2SO4、NaCl以及V2O5。3.根据权利要求2所述的镍基单晶高温合金热腐蚀性能的试验方法，其特征在于，在所述第三盐溶液中，所述V2O5的重量比例为1～15％。4.根据权利要求3所述的镍基单晶高温合金热腐蚀性能的试验方法，其特征在于，在所述第三盐溶液中，所述Na2SO4的重量比例为75％，所述NaCl的重量比例为20％，所述V2O5的重量比例为5％。5.根据权利要求1-4任一项所述的镍基单晶高温合金热腐蚀性能的试验方法，其特征在于，所述利用各盐溶液在各所述试验件表面沉积一层预设质量的盐膜，并对各带有盐膜的试验件进行热腐蚀试验以获取试验数据包括：步骤1，将各盐溶液均匀喷涂至各所述试验件表面，并形成预设质量的盐膜；步骤2，对各带有盐膜的试验件在预设温度下保温；步骤3，在保温预设时长后，将各所述试验件取出并获取试验数据，所述试验数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：温志勋，岳珠峰，杨艳秋，赵彦超，王佳坡，谷淑宁，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61