利用田口式法則探討表面鋁化改質對Hastelloy X鎳基超合金在950℃下的高溫氧化行為

Study the Optimal Surface-aluminizing Coating by Taguchi Method to Enhance High-temperature Oxidation Behavior of a Ni- Based Superalloy (Hastelloy X)

廖震揚(J. Y. Liao) ； 鄭福本(F. P. Cheng.) ； 開物(W. Kai)

《防蝕工程》 31卷1期 (2017/03) Pp. 26-34

https://doi.org/10.6376/JCCE.201703_31(1).0003

摘要

本研究探討鎳基合金Hastelloy X（以下簡稱X合金）經田口式法進行不同參數下之改質合金（以下簡稱XA合金）在950℃空氣下的氧化行為。結果得知，最佳的滲鋁效應是選用12%的NH_4Cl，於氬流量200 cc/min、1000℃且持溫12小時的參數組合。這樣滲鋁改質的XA合金之氧化速率比X合金慢約2數量級，說明表面改質滲鋁能有效提升X合金之抗高溫氧化性能。經氧化後最佳參數滲鋁試片之氧化動力學呈現兩段式拋物線律。其中，氧化初期增重較大，而後期穩定階段的氧化數率大幅降低。整體而言，滲鋁改質合金的表面皆生成α與θ-Al_2O_3且隨著時間增長，θ-Al_2O_3的含量相對強度降低，而α-Al_2O_3則明顯增加。

關鍵字

Hastelloy X鎳基超合金 ； 氧化動力學 ； Al2O3 ； 田口式法則 ； 滲鋁

並列摘要

The oxidation behavior of a nickel-based superalloy(Hastelloy X; named as the X alloy) after the surface aluminizing (XA) was investigated at 950 ℃ in dry air. The optimal parameters of the aluminizing treatment obtained by the Taguchi method were to heat the alloy at 1000 ℃ for 12 hr in a 64 wt.% Al_2O_3-30 wt.% FeAl-6 wt.% NH_4Cl mixture with an Ar-gas flow rate of 200 ml/min. The oxidation kinetics of the optimal aluminized specimen followed a two-stage parabolic-rate law. The scales formed on the XA alloy consisted mostly of α-Al_2O_3 and minor amount of θ-Al_2O_3. The relative intensity of θ-Al_2O_3 under XRD analyses significantly decreased with increasing exposure duration, while that of α-Al_2O_3 went to an opposite direction.

並列關鍵字

Hastelloy X nickel-base alloy ； Oxidation kinetics ； Al_2O_3 ； Taguchi experimental method ； surface aluminizing