摘 要
本论文以 γ/β 复相 MCrAlY(Re)合金为研究对象，以提高合金的抗氧化性能为主要研究内容，系统研究了该系合金的组织特征、高温氧化行为及氧化机理并实现了对服役寿命的预测。
为了阐述热处理和合金元素对 MCrAlY(Re)系列 γ/β 复相合金高温氧化行为的影响，本文主要借助背散射电子显微术及能谱分析技术进行研究。研究结果表明，热处理促进了富铝相的均匀化分布，均匀分布的富铝相有利于合金表面迅速形成致密化的 α-Al2O3氧化膜，降低了氧化速率，提高了合金的抗氧化性能。
为了阐明合金元素在高温氧化时的作用机理，本文系统研究了合金元素在合金中的分配及析出、氧化动力学、氧化产物的组成、物相转变和氧化膜/合金界面的元素分布。与单一地添加 Al、Re 相比，Al 和 Re 的联合添加能够增加 β相含量，在氧化过程中强化了 α-(Cr,Re)相的界面析出行为，降低了氧化速率。添加 3~5%wt.%Pt 能够形成富 Pt 的 β 相。同原始合金相比，Pt 改性的合金在高温氧化时具有较快的 θ-→α-Al2O3相转变、较低的氧化速率和 β 相消耗速率，能够抑制内氧化及尖晶石氧化物的生成。微量的 Dy 对合金的组织无明显的影响。
在氧化过程中，Dy对合金的作用效果与温度及Re的存在与否有关。对于MCrAlY合金，添加 Dy 能够细化氧化产物的晶粒、促进过渡相转变、显著降低了氧化速率。1100℃循环氧化时，Dy 的添加有助于合金形成单一且致密的 α-Al2O3氧化膜，抑制了 MCrAlY 合金表面氧化膜的开裂、剥落及内氮化。Dy 对含 Re 合金的氧化产物的晶粒细化的作用不明显，且阻碍了过渡相的转变。在 800℃氧化时，Dy 对含 Re 合金的氧化性能无明显作用。但在较高温度下，Dy 能够显著降低该合金的氧化速率，抑制尖晶石氧化物的生成，改善了合金的抗氧化性能。基于氧化过程中富铝 β 相的消耗机制建立模型并预测了合金的服役寿命。预测结果表明，添加微量 Dy 改进的合金的服役寿命两倍于原始合金。
关键词：MCrAlY(Re)合金；高温氧化行为；热处理；合金元素；服役寿命
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