DOI：10.11902/1005.4537.2025.260

南昌航空大学材料科学与工程学院彭晓教授团队在期刊《中国腐蚀学报》上发表了题为“Inconel 718合金在750℃下不同气氛中的氧化与热腐蚀行为研究”的论文。研究分析了 Inconel 718合金在750 ℃空气、CO₂和CO₂-30%H₂O气氛中的高温氧化行为，以及涂覆 75%Na₂SO₄+25%NaCl 盐膜后的热腐蚀行为与“气氛—熔盐”耦合作用机理。

Part 01  研究背景

随着沿海航空发动机热端部件服役环境日益严苛，涡轮叶片等部件不仅承受高温高应力，还长期暴露于高盐雾、高湿度海洋大气，并受到燃料燃烧产生的 CO₂ 和 H₂O(g)尾气作用，表面还可能沉积Na₂SO₄、NaCl等盐膜；这些因素耦合会诱发严重的高温氧化和热腐蚀，显著缩短Inconel 718等镍基高温合金的服役寿命。然而，现有研究多集中于单一气氛或单一盐环境，对“CO₂/H₂O气氛+熔融盐膜”耦合作用关注不足。为此，本文以Inconel 718为对象，在750 ℃下研究其无盐膜时在空气、CO₂和CO₂-30%H₂O中的高温氧化行为，以及涂覆 75%Na₂SO₄ + 25%NaCl混合盐后在空气、空气-30%H₂O和CO₂-30%H₂O中的热腐蚀行为，以揭示复杂气氛与熔盐耦合作用下合金的高温腐蚀机制。

Part 02  研究方法

1.实验方法：

◆Inconel 718试样尺寸10*8*2mm。

◆水氧实验：10℃/min升温至750℃，空气+CO₂+30%H₂O，流速为350mL/min，依次在50h、150h、310h、500h称重。

◆热腐蚀涂盐实验：盐成分为75%Na₂SO₄+ 25%NaCl，饱和溶液喷枪喷涂，涂盐量2.5~3.5 mg/cm²。气氛为空气、空气-30%H₂O、CO₂-30%H₂O，腐蚀100 h。实验后煮沸去离子水清洗、吹干、称重。

2.实验结果

◆水氧实验：氧化 500 h，质量均随时间增加，总增重较小，说明抗氧化性良好。

膜厚：空气中0.4±0.1 μm；CO₂：1.2±0.1 μm；CO₂-30%H₂O：0.7±0.1 μm

◆涂盐热腐蚀实验：氧化100h后，干燥空气中+0.734 mg/cm²；CO₂-30%H₂O中+0.698 mg/cm²；空气-30%H₂O中-2.933 mg/cm²。明显失重，说明腐蚀产物大面积剥落。

Part 03  研究结果

1.Inconel 718不涂盐时，在750 ℃空气、CO₂、CO₂-30%H₂O中氧化500 h，均形成连续Cr₂O₃ +少量NiCr₂O₄保护膜，抗氧化性良好。

2.涂覆Na₂SO₄+NaCl 后，在干燥空气和空气-30%H₂O中热腐蚀严重，腐蚀膜疏松多孔、剥落，内部发生明显内硫化；空气-30%H₂O比干燥空气更恶劣。

3.涂盐后在CO₂-30%H₂O中腐蚀较轻，形成连续Cr₂O₃膜，厚度仅1.7±0.4 μm，无明显内硫化，抗热腐蚀性能优异。低氧分压抑制了硫化-氧化和氯化-氧化循环。

中环电炉设备

天津中环推出高温静态/高速水氧腐蚀测试系统，利用实验室测试方法,准确模拟涡轮发动机工作环境的高温、高水蒸气分压和水蒸气速度，针对材料的热腐蚀、水蒸气氧化腐蚀进行循环测试，以正确评估材料的热化学稳定性。该设备由进气控制单元、液体精确控制进液量单元、加热蒸发器控制水的均匀汽化和气体混合、伴热管路、加热反应器等组件构成。主要用于:各种功能陶瓷，结构陶瓷和陶瓷基复合材料，超高温合金材料，高温热障涂层等领域。

高温静态水氧腐蚀系统：

◆ 液态水汽化精准可控

◆ 载气多量程可选：300ml/1000ml/3000ml

◆ 最高温度可选：1200℃/1600℃

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高温高速水氧腐蚀系统：

◆ 实现水蒸气冲击：160m/s（计算值）

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