近日，机电工程学院先进功能材料教师团队在材料腐蚀领域研究取得新进展，研究成果以题为“GH4096 superalloy high temperature oxidation and hot corrosion behaviors”发表在国际期刊《Journal of Materials Research and Technology》（中科院SCI二区，2023—2024年影响因子6.2）上。机电工程学院王阿敏老师为第一作者，戴景杰教授为通讯作者，我校为第一和通讯作者单位，山东石油化工学院、北京钢研高纳科技股份有限公司，青岛丰东热处理有限公司为联合完成单位。
镍基高温合金由于具有高耐热性、耐磨性和抗氧化性能，能够在高温、高压的环境下保持良好的性能，是目前航空发动机涡轮叶片的主要材料。航空发动机的性能与改进也都与镍基高温合金的发展密切相关。GH4096镍基高温合金由于在高温下具有优异的强度、抗蠕变、抗疲劳和高损伤容限等综合性能，目前已经用于制造我国先进航空航天发动机用涡轮盘、轴和环等零件。为了评价其在海洋高温环境下的适应性，研究团队对GH4096合金的长时间（1000小时）高温氧化行为、热腐蚀行为和高低温交替腐蚀行为进行了系统的研究。合金在高温氧化和热腐蚀过程中，伴随着明显的Cr和Ti 元素的外扩散。在750℃以下，合金表面氧化膜和腐蚀膜中Cr 元素占据主导，表现出优异的抗高温氧化性能。随着温度的升高， Ti 元素逐渐成为氧化膜和腐蚀膜的主导，其抗氧化性能下降。由于高温和腐蚀介质的共同作用，合金仅在650℃下NaCl/Na2SO4（5/95wt.%）的腐蚀介质中表现出良好的抗热腐蚀性能。在650℃下NaCl/Na2SO4（25/75wt.%）的腐蚀介质和750℃以上NaCl/Na2SO4（5/95wt.%）和NaCl/Na2SO4（25/75wt.%）腐蚀介质中，合金均表现出较差的抗热腐蚀性能。高低温交替腐蚀过程中，盐雾腐蚀阶段，Cl-对氧化膜产生局部腐蚀并在腐蚀破坏处聚集，部分氧化物发生溶解，随后Cl-沿着氧化膜中的缺陷向内扩散至合金/氧化膜界面处，加速界面发生破坏以及氧化膜的剥落。
图1高温氧化过程中合金表面元素含量的变化规律
图2合金的高低温腐蚀过程中Cl-作用机理示意图
该研究成果得到山东省自然科学基金重点项目（ZR2020KE052）、山东省自然科学基金面上项目（ZR2021ME192）和山东省高校青创科技团队项目（2023KJ280）的支持。
论文信息：Amin Wang, Jingjie Dai*, Rui Fu, Hongxia Zhang, Caixia Sun, Dan Li. GH4096 superalloy high-temperature oxidation and corrosion behaviors[J]. Journal of Materials Research and Technology, 2025, 36:7818-7831. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2025.04.290.
