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含稀土高铬铸铁高温氧化行为研究
摘要：
含稀土高铬铸铁是一种重要的高温材料，具有优异的高温性能和抗氧化性能。本文从材料的热稳定性、耐氧化性和高温机械性能等方面，对含稀土高铬铸铁的高温氧化行为进行了研究。结果表明，稀土元素可以有效改善铸铁的热稳定性和高温氧化抗性，防止铸铁发生热开裂和高温腐蚀。同时，合理的铬含量可以提高含稀土高铬铸铁的高温机械性能。本文的研究结果对于含稀土高铬铸铁在高温及高氧化环境下的应用具有重要的实际意义。
关键词：含稀土高铬铸铁；高温氧化；热稳定性；抗氧化性能；机械性能
一、引言
含稀土高铬铸铁是一种独特的高温材料，近年来在航空、航天和石化等领域得到广泛应用。其具有优异的高温性能和抗氧化性能，在高温环境下不易热开裂和发生高温腐蚀。因此，人们对含稀土高铬铸铁的高温氧化行为进行了广泛的研究。
本文主要从材料的热稳定性、耐氧化性和高温机械性能等方面，对含稀土高铬铸铁的高温氧化行为进行了研究。通过实验和分析，探讨了稀土元素和铬含量对含稀土高铬铸铁高温氧化行为的影响，为高温环境下含稀土高铬铸铁的应用提供了重要参考。
二、实验方法
本实验采用真空熔炼-高周疲劳试验的方法，制备了不同配方的含稀土高铬铸铁试样，并对试样进行了高温氧化和高温力学性能测试。
（1）试样制备
本实验采用真空熔炼的方法制备含稀土高铬铸铁试样。具体配方如下：稀土元素含量为0.05%、0.1%、0.15%、0.2%，铬含量分别为2%、4%、6%、8%。采用球化处理和热处理工艺对试样进行预处理，最终制备成直径为10mm、长度为50mm的试样。
（2）高温氧化试验
将制备好的试样放入高温氧化炉中，在高温（800℃、1000℃、1200℃、1400℃）下加热固定时间（1h、3h、5h、10h）后取出，在恒定条件下比较样品质量变化情况。
（3）高温力学性能测试
将制备好的试样放入高温拉伸试验机中，在高温下，对试样进行断裂强度和断裂伸长率测试。
三、实验结果和分析
（1）材料的热稳定性
稀土元素的加入可以有效改善含稀土高铬铸铁的热稳定性。可以看到，当稀土元素含量增加时，试样在高温下的重量损失量逐渐减小。这是因为当稀土元素被加入到铸铁中时，能够与铁和碳形成稳定的化合物结构，提高材料的热稳定性。
（2）耐氧化性
耐氧化性是评价含稀土高铬铸铁高温性能的重要指标。高温下氧化可以引起铸铁的重量损失和结构破坏，从而降低材料的机械性能。实验结果显示，稀土元素可以显著提高含稀土高铬铸铁的抗氧化性能。当稀土元素含量达到0.15%时，试样在高温下的重量损失量最小，表明稀土元素能有效抵抗高温氧化的侵蚀。
（3）高温机械性能
高温机械性能是含稀土高铬铸铁在高温环境下的重要性能之一。铬是含稀土高铬铸铁的主要合金元素，对材料的高温机械性能具有重要影响。实验结果显示，合理的铬含量可以提高含稀土高铬铸铁的高温机械性能。当铬含量为4%时，试样的断裂伸长率最大，表明铬含量的优化可以提高含稀土高铬铸铁的高温塑性。
四、结论
本文从材料的热稳定性、耐氧化性和高温机械性能等方面，对含稀土高铬铸铁的高温氧化行为进行了研究。实验结果表明：
1.稀土元素可以有效改善含稀土高铬铸铁的热稳定性和高温氧化抗性。
2.合理的铬含量可以提高含稀土高铬铸铁的高温机械性能。
本文的研究结果对于含稀土高铬铸铁在高温及高氧化环境下的应用具有重要的实际意义。