稀土Ce与Y对奥氏体耐热钢抗高温氧化性能的影响

杜晓建; 李涛涛; 周琱玉

doi:10.20057/j.1003-8620.2025-00095

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稀土Ce与Y对奥氏体耐热钢抗高温氧化性能的影响

应用与服役 | 更新时间：2025-09-02

- 稀土Ce与Y对奥氏体耐热钢抗高温氧化性能的影响
- Effect of Rare Earth Cerium and Yttrium on the High Temperature Oxidation Resistance of Austenitic Heat-resistant Steel
- 特殊钢 2025年46卷第4期页码：169-178
- 作者机构：
  
  1.中北大学机械工程学院，太原 030051
  2.中北大学材料科学与工程学院，太原 030051
- 作者简介：
  
  杜晓建(1979－)，男，博士，高级工程师；E-mail: defdxj@163.com
  李涛涛(1988－)，男，博士，副教授；E-mail: 20190066@nuc.edu.cn
- 基金信息：
  
  山西省基础研究计划202403021211063、202403021221129和山西省留学基金资助项目(2023-145)
- DOI：10.20057/j.1003-8620.2025-00095
  中图分类号： TG113.23+3
- 收稿：2025-04-13，
  
  修回：2025-05-24，
  
  录用：2025-05-26，
  
  纸质出版：2025-07-30
- 稿件说明：
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杜晓建,李涛涛,周琱玉.稀土Ce与Y对奥氏体耐热钢抗高温氧化性能的影响[J].特殊钢,2025,46(04):169-178.

Du Xiaojian,Li Taotao,Zhou Diaoyu.Effect of Rare Earth Cerium and Yttrium on the High Temperature Oxidation Resistance of Austenitic Heat-resistant Steel[J].Special Steel,2025,46(04):169-178.
杜晓建,李涛涛,周琱玉.稀土Ce与Y对奥氏体耐热钢抗高温氧化性能的影响[J].特殊钢,2025,46(04):169-178. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2025-00095.

Du Xiaojian,Li Taotao,Zhou Diaoyu.Effect of Rare Earth Cerium and Yttrium on the High Temperature Oxidation Resistance of Austenitic Heat-resistant Steel[J].Special Steel,2025,46(04):169-178. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2025-00095.

摘要

微量稀土元素可显著提升合金的抗氧化性能，但不同稀土元素的作用机理存在差异，目前尚未得到广泛认知。利用差热分析仪，对耐热钢开展连续升温氧化、恒温氧化和循环氧化等试验，结果表明，添加稀土

［Ce］0.056%与稀土

［Y］0.048%均能显著增强耐热钢的抗高温氧化性能。结合X衍射、扫描电镜及能谱等分析方法的结果显示，在外氧化层中，含稀土元素的耐热钢形成了致密的Cr₂O₃层和FeCr₂O₄尖晶石外氧化物层；在内氧化层中，主要成分为SiO₂，而含稀土Y的耐热钢内氧化层中同时存在Y₂O₃。因此，稀土Ce与Y对奥氏体耐热钢抗高温氧化性能的影响机理为：稀土元素Ce、Y均能促进铬元素向氧化层扩散，形成致密的Cr₂O₃层；稀土Y在内氧化层中生成 Y₂O₃，与SiO₂共同发挥钉扎作用。

Abstract

The addition of trace rare earth elements can significantly enhance the oxidation resistance of alloys， but the action mechanisms of different rare earth elements vary and have not been widely understood. In this paper， a differential thermal analyzer was used to carry out continuous heating oxidation， isothermal oxidation， and cyclic oxidation tests on heat-resistant steel. The results showed that the addition both rare earth elements

［Ce］0.056% and

［Y］0.048% can significantly improve the high-temperature oxidation resistance of heat-resistant steel. Combined with the results of analytical methods such as X-ray diffraction， scanning electron microscopy， and energy-dispersive spectroscopy， it was found that： in the outer oxidation layer， the heat-r

esistant steel containing rare earth elements formed a dense Cr₂O₃ layer and FeCr₂O₄ spinel outer oxide layer； In the inner oxidation layer， the main component was SiO₂， while Y₂O₃ coexisted in the inner oxidation layer of heat-resistant steel containing rare earth Y. Therefore， the influence mechanisms of rare earth Ce and Y on the high-temperature oxidation resistance of austenitic heat-resistant steel are as follows： rare earth elements Ce and Y can both promote the diffusion of chromium elements to the oxidation layer to form a dense Cr₂O₃ layer； rare earth Y generates Y₂O₃ in the inner oxidation layer， which jointly exerts a pinning effect with SiO₂.

关键词

Keywords

references

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