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苛刻海洋环境服役镍基合金表面结构演变：理论计算与实验验证

镍基合金,NiSiAlY,氧化,腐蚀,多尺度理论计算

镍基合金具有优异的力学性能和抗氧化、耐腐蚀性能，被广泛应用于航空装备。然而，以NiCrAlY为代表的合金在苛刻海洋环境服役时，表面连续氧化物保护膜被破坏，发动机寿命严重缩减。因此，新型镍基合金体系研发及其表面结构演变研究具有重要意义。我们基于相图设计了苛刻海洋环境服役镍基合金NiSiAlY新体系，通过多尺度理论计算和关键实验方法，揭示了合金氧化/腐蚀前后表面结构的演变规律。氧化结果显示：合金中Si含量越高，外层NiO厚度越薄，内层氧化深度越浅；腐蚀结果显示：Si降低了钝化膜中氧化物含量导致其破裂，但也降低了Y导致的γ/γ’与Ni₅Y之间的电位差。因此，通过合适元素的添加与成分优化，可以实现苛刻海洋服役镍基合金表面结构调控，从而进一步提升合金的抗氧化、耐腐蚀性能。