一种新型高温合金在900和1 100 ℃下200 h的氧化行为

涡轮叶片工作温度的不断提高，使得制备叶片的镍基单晶高温合金的合金化程度越来越高，而涡轮叶片在高温下的氧化行为影响着叶片的工作寿命.为此，本文以一种新型镍基高温合金为研究对象，利用氧化动力学曲线、X射线衍射分析，扫描电镜和能谱仪研究其在900和1 100 ℃下200 h的高温氧化行，并探究新型合金的氧化机理.研究发现：新型合金在900 ℃氧化时，表面氧化膜未发生剥落，动力学曲线遵循抛物线规律；在1 100 ℃氧化时，合金增重迅速且表面氧化膜剥落严重，新型合金内部出现了多层不连续的Al₂O₃内氧化层.研究结果表明：900 ℃时，新型合金中Cr含量降低的同时没有增加Re和Ta等活性元素，导致新型合金不能在氧化初期通过选择性氧化迅速形成保护性Cr₂O₃氧化膜，因此，增重迅速；1 100 ℃时，由于外氧化层的碎裂剥落，合金内部氧通量再次升高，已生成的Al₂O₃保护性氧化膜被消耗突破，合金进一步氧化，直到氧通量随着氧化的进行再次降低至适合Al₂O₃保护性氧化膜生成为止.     

预氧化对一种镍基单晶高温合金的热腐蚀影响

为了解预氧化对镍基单晶高温合金的短时热腐蚀影响,采用涂盐法研究了一种高温合金经预氧化后在Na₂SO₄-NaCl盐膜条件下的热腐蚀行为,测量了不同预氧化处理时间合金的腐蚀动力学曲线,借助扫描电子显微镜(SEM)观察了合金腐蚀层截面的微观组织,并利用X-射线衍射仪(XRD)确定相结构.结果表明：未经过预氧化处理的合金表面腐蚀严重,热腐蚀增重质量最多达到0.033 mg/cm²,其腐蚀动力学曲线遵循抛物线规律,而经过预氧化处理后合金表面腐蚀明显改善;合金在900 ℃下的热腐蚀符合硫化氧化模型,腐蚀产物出现了分层结构;合金的主要腐蚀产物是NiO、Al₂O₃以及少量NiCr₂O₄、TiO₂、NiS₂等, 其中Al₂O₃、TiO₂等氧化物位于氧化层最外层;预氧化生成的Al₂O₃层对高温合金在Na₂SO₄-NaCl盐膜下的短时热腐蚀有明显的保护作用,腐蚀层厚度从170 μm降低至80 μm.致密的氧化物保护层能够显著阻止硫元素的扩散,提高合金的耐热腐蚀性能.     

超(超)临界锅炉用18-8系奥氏体不锈钢阶段式氧化动力学特征研究

本工作利用动态饱和蒸汽氧化实验平台,研究了两种典型组织特征的18-8奥氏体不锈钢在600 ℃饱和蒸汽环境中的氧化行为。结果表明:Super304H和TP347H合金的氧化动力学均遵循阶段式抛物线规律,且第二阶段的氧化速率均高于第一阶段,瘤状氧化物及内氧化是导致阶段式氧化动力学特征的主要原因。合金表面氧化膜呈两种典型特征:一种为疏松瘤状氧化物Fe₃O₄,与试样表面氧化膜下方内氧化物FeCr₂O₄呈双层结构,该结构特征减小了(Cr,Mn)₂O₃的比表面积,从而使氧化激活能降低、氧化速率增大;另一种为平整(Cr,Mn)₂O₃氧化膜。内氧化物沿晶界长大形成富Cr氧化物,厚度为1~2个晶粒大小,且按照晶粒取向生长。     

TNW700高温钛合金热过程中的相组织变化分析

本工作利用EPMA、SEM、EDS等测试手段分析了TNW700高温钛合金的相组织形态和元素分布,并利用原位X射线衍射(XRD)测试技术对该合金升温过程和热暴露过程中发生的相转变和表面氧化物进行了分析。结果表明TNW700高温钛合金是一种高铝当量合金,通过硅化物和α₂的析出强化共同提高其抗蠕变持久性能。在升温过程中,600 ℃时Zr元素开始固溶至Ti中,并在900 ℃达到饱和;从880 ℃开始TiC、Ti₃Al相随着温度升高而增多;700 ℃热暴露实验表明TNW700钛合金表面生成的氧化物以Ti₆O、Ti₃O为主,氧化物增加缓慢,没有大量的TiO₂和Al₂O₃出现,合金短时内有良好的抗表面氧化性能。     

Cr13 Ni5Si2 /γ-Ni 三元金属硅化物高温耐磨复合材料

采用激光熔化/ 连续沉积工艺制备出以Cr₁₃Ni₅Si₂ 三元金属硅化物为初生相、以γ2Ni 基固溶体为连续增韧相(基体) 的三元金属硅化物耐磨复合材料(Cr₁₃Ni₅Si₂ /γ) 。在高温滑动磨损条件下测试了Cr₁₃Ni₅Si₂ /γ复合材料的耐磨性能随温度的变化规律, 并讨论了其磨损机理。结果表明, 由于Cr₁₃Ni₅Si₂ 三元金属硅化物具有原子结合力强和硬度2温度关系反常等特点, 且Cr₁₃Ni₅Si₂ /γ复合材料具有优良的强韧性配合, 以及Cr₁₃Ni₅Si₂ /γ复合材料在高温磨损过程中磨损表面能够形成转移覆盖层, Cr₁₃Ni₅Si₂ /γ材料在高温滑动磨损条件下具有非常优异的耐磨性能, 较低的磨损温度敏感性和反常的磨损2温度关系。韧性基体γ-Ni 的加入使Cr₁₃Ni₅Si₂ 三元金属硅化物在600 ℃高温下滑动耐磨性能提高了3 倍。     

SiO2对铝合金熔体直接氧化的影响

本文研究了在高温空气氛中涂覆在Al-Mg-Si合金表面的SiO₂对铝合金直接氧化的影响规律。实验揭示了SiO₂对Al-Mg-Si合金熔体直接氧化生长表面的形态的影响规律,发现SiO₂有助于Al₂O₃/Al复合材料以光滑的方式进行氧化生长,提高了材料的致密度。实验还发现,SiO₂可消减Al-Mg-Si合金熔体直接氧化所需的孕育期,缩短Al₂O₃/Al复合材料的生长时间。     

不同晶核剂对硼硅酸盐钙钛锆石固化体析晶行为及化学稳定性的影响

通过“一步法”热处理制备含24%(质量分数)模拟核废物的硼硅酸盐钙钛锆石固化体,从析晶动力学角度出发,利用Kinssinger法研究不同晶核剂(Fe₂O₃、Cr₂O₃、P₂O₅、CaF₂)作用下固化体的析晶行为及其对化学稳定性的影响。实验结果表明,Cr₂O₃的引入促进了板状CaZrTi₂O₇晶体的析出,析晶活化能E由218 kJ/mol降至128 kJ/mol,并使残留在玻璃基体中的模拟核素进入所析出的晶相,而其他晶核剂对析晶无明显影响。MCC-1标准测试法结果显示,Cr₂O₃作为晶核剂时,模拟核素Ce元素抗浸出性能最为优异,化学稳定性最佳,7 d后归一化元素浸出率小于10-7 g·m-2·d-1。     

四硼酸锶(SrB_4O_7)的制备新工艺及其影响因素

采用液相沉淀法合成两种水合硼酸锶SrB₂O₄ ?4H₂O和SrB₆O₁₀ ?5H₂O, 将其高温煅烧制备出纯四硼酸锶(SrB₄O₇)相, 分析了高温煅烧过程、产物的物相和形貌, 研究了煅烧温度和保温时间等因素的影响。结果表明, 在加热过程中水合硼酸锶发生脱水 → 非晶化→ 晶化过程, 且SrB₆O₁₀在800℃左右分解为SrB₄O₇和液态氧化硼; 将SrB₂O_4  ?4H₂O和SrB₆O_10 ?5H₂O在900℃煅烧4 h可制得纯相四硼酸锶; 延长煅烧时间可提高产物的晶化程度, 但是其晶型没有明显的变化。 用该法制备的SrB₄O₇:Eu荧光粉, 其发光强度明显比以SrCO₃和H₃BO₃为原料制备的样品高。     

铝热剂SHS固化模拟核废物产物的结构和性能分析

本文以CeO₂作为示踪核素,SiO₂、Al₂O₃和CaO混合物作为模拟砂土,在流动Ar气保护下,通过电加热引发铝热剂(Al和Fe₂O₃物质的量比为2∶1),利用自蔓延高温合成(SHS)技术制备模拟核废物砂土固化产物。通过同步热分析、显气孔率测试、密度分析、X射线衍射分析、扫描电镜等手段分析了固化产物的表面形貌、组成结构和热稳定性。结果表明:采用SHS技术固化砂土,固化产物为无定形玻璃相和陶瓷相的混合物,改变固化比和示踪剂含量对固化体相结构组成的影响较小,固化产物密度在2.3~2.9 g/cm³之间,高温状态下示踪核素Ce参与固化反应,主要以CeAl₁₁O₁₈形式和Ce₂SiO₅形式存在,固化体在常温到600 ℃具有较好的热稳定性。     

自增韧热压氮化硅陶瓷的研究

本文对自增韧热压Si₃N₄陶瓷材料进行了研究,着重研究了材料的自增韧机理,Y₂O₃与La₂O₃之间的配比和(Y₂O₃+La₂O₃)的重量含量对自增韧热压氮化硅陶瓷结构及性能的影响。对最优助剂含量和配比的热压氮化硅试样进行了氧化行为和抗热震性的研究。研究发现热压氮化硅陶瓷材料的自增韧机理为β-Si₃N₄柱状晶使裂纹发生桥接和偏转。当Y₂O₃La₂O₃=11且(Y₂O₃+La₂O₃)为20wt%时,1350℃时的抗弯强度达最大值(σf1350℃为715MPa),且(Y₂O₃+La₂O₃)为16wt%时,室温的断裂韧性达最大值(K_ICRT为7.8MPa·m1/2).1150℃热压氮化硅材料经200小时氧化处理,内部析出针状晶体。经1100℃→100℃多次热循环后,强度下降的主要原因是裂纹的产生和扩展。     

钛对FeAl金属间化合物高温氧化行为的影响

探究了钛元素对ＦｅＡｌ金属间合理化物在１０００℃和１１００℃大气环境下的循环氧化行为的影响。合金的氧化动力学过程通过增重法测定，氧化产物通过Ｘ射线衍射、能谱和扫描电镜等鉴定。实验结果表明，加钛和未加钛Ｆｅ－３６．５Ａｌ合金的氧化动力学曲线均可拟合为抛物线；（△Ｗ／Ｓ）＾２＝Ｋｐｔ＋Ｃ。加钛ＦｅＡｌ合金在１０００℃和１１００℃时的Ｋｐ值分别为２．４，３．３ｍｇ＾２ｃｍ＾－４ｈ＾－１。而未加钛Ｆｅａｌ     

Pd-modified TiO2 electrode for electrochemical oxidation of hydrazine, formaldehyde and glucose

The electrocatalysis of the oxidation of hydrazine, formaldehyde and glucose on a nanoporous Pd-modified TiO₂ electrode, prepared by the hydrothermal process, was investigated in 0.1 M NaOH solutions. The electrocatalytic activity of the Pd-modified TiO₂ electrode for the electrochemical oxidation of hydrazine, formaldehyde and glucose is characterized by the low onset potentials of −0.80, −0.70 and −0.85 V (vs Ag,AgCl), respectively. Compared to the oxidation of formaldehyde and glucose, the hydrazine oxidation on the Pd-modified TiO₂ presents the highest anodic oxidation current densities, showing that the Pd-modified TiO₂ electrode is more electro-active for the hydrazine oxidation than for the oxidation of formaldehyde and glucose. Chronoamperograms at different concentrations of hydrazine and formaldehyde showed that the Pd-modified TiO₂ electrode is a promising electrochemical sensor for the detection of hydrazine with a sensitivity of 0.554 mA cm⁻² mM⁻¹ and a detection limit of 0.023 mM, and for the detection of formaldehyde with a sensitivity of 0.20667 mA cm⁻² mM⁻¹ and a detection limit of 0.015 mM. However, it was found from the chronoamperometric responses at various glucose concentrations that a linear plot of the anodic oxidation current density versus glucose concentration developed only in the range of 7-35 mM glucose while an obvious deviation from the linear relationship was observed at both low and large glucose concentrations. Results show that the prepared Pd-modified TiO₂ electrode could be applied to the direct liquid (hydrazine, formaldehyde, and glucose) fuel cells as an effective anodic catalyst, in addition to be a promising electrochemical sensor for the detection of hydrazine and formaldehyde.     

微弧氧化法及其在铁电薄膜制备中的应用

介绍了微弧氧化法的基本原理和工艺过程;综述了微弧氧化法制备铁电薄膜的发展历程及最新研究进展;讨论了目前微弧氧化制备铁电薄膜过程中存在的主要问题;提出了合理选择溶液体系和溶液浓度,研究工艺参数对薄膜表面形貌和铁电、介电性能的影响,提高薄膜表面质量是促进微弧氧化制备铁电薄膜技术发展的关键。     

微晶化对合金氧化的两种作用机制

Ｙ，Ｃｅ，Ｈｆ等活性元素对合金氧化有两方面的作 用；本文论及微晶化的这种作用及其机理。     

耐1300℃新型Ni-Fe-Cr-Al基高温合金抗氧化机理研究

对新型高温合金（３ＹＣ５２）的抗氧化机理进行了系统研究。结果表明，研制合金（３ＹＣ５２）具有的优异抗氧化性能在于高温下合金表面能形成致密保护层。扫描电镜（ＳＥＭ）、电子探针显微分析（ＥＰＭＡ）和Ｘ射线衍射分析（ＸＲＤ）分析表明，１１００℃，合金氧化层的内层为Ｃｒ２Ｏ３，外层为Ａｌ２Ｏ３；１３００℃，合金氧化层为单一的Ａｌ２Ｏ３。差热分析（ＤＴＡ）研究表明（Ａｌ，Ｃｒ）２Ｏ３和α－Ａｌ２Ｏ３的形成分别在１０６０℃和１３５６℃达到最大值。当温度大于１１５０℃时，Ｃｒ２Ｏ３易剥落，因此随着时间的延长，最终留下致密的α－Ａｌ２Ｏ３保护层。     

Zr基块体非晶合金的氧化机制研究

用热重法研究了Zr_(58)Cu_(16)Ni_3Al_(10)Nb_3块体非晶合金在玻璃态温度(Tg=657 K)和过冷液相区(Tg=657 KTTx=759 K)不同时间(1.5 h和126 h)的等温氧化过程,同时比较了在玻璃态温度下623 K和过冷液相区673 K下,长时间126 h等温氧化的产物和基体结构。实验结果表明,在短时间1.5 h等温氧化,573K—673 K,氧化产物均为t-Zr O_2,基体为非晶态结构。玻璃态温度下623 K氧化速率变化与时间成线性关系,而过冷液相区氧化速率存在高速增长阶段(0—1 h),速率降低阶段(1 h—6.5 h)和稳定低速阶段(6.5 h—126h)。晶化与过冷液相区长时间氧化机制有密切关系。     

镍基单晶合金高温氧化的动力学特征

通过对镍基单晶合金高温氧化后的组织结构观察和内氧化层深与循环氧化质量变化动力学曲线的测定，研究了合金的高温氧化特性，结果表明：在大气环境条件下，无保护涂层合金发生明显的氧化和内氧化；在近异形大颗粒内氧化物处于现贫Al区，使区内γ′强化相消失，内氧化层的深度随时间的变化服从抛物线规律。外加拉伸应力使内氧化加剧，在循环氧化初期，由于形成以Al为主的氧化膜易剥落，质量变化动力学曲线表现出较快的减重趋势，合金在20－80h的循环变化期间，在1040℃和1070℃分别呈较缓的增，减重趋势。     

The influence of the moisture content of the atmosphere on alumina scale formation and growth during high temperature oxidation of PM2000

Abstract

Preliminary studies have been undertaken on cyclic and isothermal oxidation at 1,300°C of thin (125 μm) samples of commercial ODS alloy PM2000 for up to 350h in two different oxidising environments; dry and moist air. Scanning electron microscopy (SEM) and electron microprobe analysis (EPMA) have been used to study the influence of such environments on alumina scale formation and growth. Initial mass gain observations showed that the alumina scale, which formed on the samples oxidised in air+2.5vol% H₂O grew faster in the early stages of oxidation than in the case of dry air. However the SEM analysis revealed that the scale morphologies in both dry air and air+2.5vol% H₂O were similar. In both cases the scales consisted of equiaxed grains at the scale–gas interface with Ti-rich particles in the outermost part of the scale. The major factor for the total scale failure, the formation of non-protective iron oxide, is the depletion of Al levels to a critical value, below which no protective alumina scale can form; and this occurred slightly faster in moist air than in dry air     

新颖抗氧化炭硅纤维的研制

报道了一种新颖的炭硅纤维的制备方法。制备沥青基炭纤维的原料沥青同聚二甲基硅烷反应，把一定量的硅烷结构引到沥青中的稠环芳烃上。所得各向同性结构的含硅～２２ｗｔ％的沥青原料，经纺丝，不熔化及热处理制备成炭硅纤维。这种纤维炭硅在分子水平上分布均匀，其抗拉强度达到１．５ＧＰａ，而且具有比炭纤维强的抗氧化性。值得指出的是我们发明了一种新方法，即在热处理过程中于１２００℃通入少量氧气进行控制氧化，会在纤维表面上产生二氧化硅膜制成抗氧化的炭硅纤维。籍助于ＧＰＣ，ＦＴＩＲ，１ＨＮＭＲ，１３ＣＮＭＲ，２９ＳｉＮＭＲ，ＥＤＸ，ＳＥＭ及ＸＲＤ等分析方法，我们分别对纺丝原料，不融化纤维及热处理的纤维进行了结构表征。这种新颖的抗氧化炭硅纤维具有优异的抗氧化性，及炭纤维和碳化硅纤维的综合优点，将具有广阔的应用前景。