Hf和Y对Ni3AI/CrMoB合金氧化性能影响

研究了Hf和Y对Ni3Al-7.8Cr-4Mo-0.05B合金氧化性能的影响,测定了合金在1000和1100℃的恒温氧化动力学曲线,并通过XRD分析表面氧化膜结构,通过扫描电镜和能谱分析研究了氧化产物的微观组织与成分.结果表明:Hf和Y的加入大大提高合金的抗氧化性能,主要影响在于形成稳定性更好的HfO2.提高氧化膜与基体的粘结力,抑制了硫在氧化皮/基体界面的偏聚、改变氧化膜的形貌与组成、内氧化程度、扩散层深度等.     

微量Y和Hf对高铌TiAl基合金高温抗氧化性的影响

使用元素Hf和Y对Ti-45Al-8Nb合金进行了微合金化,研究了微合金化前后高铌TiAl基合金在900℃静止空气中的断续氧化行为。结果表明,与Ti-45Al-8Nb合金相比,0.5Hf(mol%)微合金化后合金的抗氧化性无明显变化,0.1Y(mol%)微合金化后合金抗氧化性增强,0.5Hf与0.1Y联合微合金化后合金氧化膜与基体粘附性明显增强,但合金氧化增重明显。对氧化膜进行的扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X射线衍射(XRD)分析表明,单独添加Y及Hf、Y联合添加促进了合金中形成以Al2O3为主的连续致密的氧化层,Hf、Y联合微合金化的合金中存在局部内氧化现象降低了该合金的抗氧化性。     

Ti-45Al-8(Nb,Hf,Y)-0.2B合金高温抗氧化性研究

设计了铌当量约为8的三种成分合金：Ti-45Al-8Nb-0.2B,Ti-45Al-4Nb-0.5Hf-0.1Y-0.2B,Ti-45Al-7Nb-0.1Hf-0.1Y-0.2B, (at.%),研究了这三种合金在900℃静止空气中的断续氧化行为。研究结果表明：Hf、Y联合微合金化的合金氧化膜与基体粘附性明显增强;低Nb/Hf比值的Ti-45Al-4Nb-0.4Hf-0.1Y-0.2B的合金氧化增重小、抗氧化性强,高Nb/Hf比值的Ti-45Al-7Nb-0.1Hf-0.1Y-0.2B合金氧化增重大,抗氧化性差。对氧化膜的扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X射线衍射（XRD）分析表明,Hf、Y的联合加入促进了Al2O3膜的须状生长形态,从而提高了氧化膜与基体粘附性,低Nb/Hf比值的合金中形成了较厚的连续致密的Al2O3膜,提高了合金的抗氧化性;高Nb/Hf比值的合金内存在明显的外氧化现象,导致了该合金抗氧化性下降。     

钇离子注入对Co—40Cr（wt%）合金氧化行为的影响

研究了Co－40Cr（wt％）合金在空气中、1000℃下的恒温氧化和循环氧化行为。通过SEM／EDXA等测试手段,对合金表面形成的氧化膜进行了分析．并且,与合金表面离子注入3×1016Y ／cm2和3×1017Y ／cm2后的氧化行为进行了比较．结果表明,注钇和未注钇样品氧化后表面形成的都是纯Cr2O3膜,离子注钇明显改善了合金的氧化性能．其原因主要是稀土钇能以离子或细小氧化物颗粒的形式偏聚于Cr2O3晶界,通过阻碍氧化膜中Cr3＋阳离子向外扩散,降低了氧化膜的生长速率．同时,通过阻碍氧化膜／合金界面附近"kirkendall"空洞的形成,增强了氧化膜与合金基体之间的结合强度,提高了氧化膜的粘附性及合金的抗氧化性能．     

稀土元素对NiAl/CrMo(Hf)共晶合金氧化性能影响

研究了稀土元素Ce、Nd对NiAl-28Cr-5．5Mo—0．5Hf合金高温氧化性能的影响。并通过扫描电镜和能谱分析研究了氧化产物的微观组织与成分．结果表明：稀土的加入改变了表层氧化膜中各氧化物的含量。适量稀土元素的加入可消除内氧化和减小氧化增重．     

离子注入Y~ 对Ni30Cr定向凝固合金氧化膜界面缺陷与剥落机制的影响

用AE技术和SEM研究了离子注入Y＋(1×1017Y ／cm2)对Ni30Cr走向凝固合金1000℃形成的氧化膜在冷却过程中的破裂行为的影响结果表明：合金的横向和纵向虽具有不同的显微结构，但表面氧化膜的破裂行为相似．未注Y 合金氧化膜在冷却过程中发生了开裂和剥落，裂纹萌生于合金晶界及膜／合金界面的空洞处，以后扩展至膜内，导致膜发生剥落离子注入Y 显著改善了氧化膜的抗剥落性能．注入Y 明显减少了界面缺陷的数量及减小了缺陷的平均尺寸．     

Mg-3．5Y-0．8Ca阻燃镁合金的表面氧化膜结构研究

通过Y和Ca的同时加入获得了阻燃效果优异的Mg-3．5Y-0．8Ca阻燃镁合金，实现了镁合金在大气条件下的无保护熔炼。XRD，SEM和AES等表面分析结果表明，Mg-3．5Y-0．8Ca阻燃镁合金在高温下暴露于大气中时，合金表面会生成一层以Y2O3为主的氧化膜。Y2O3膜结构致密，铺展性强，在高温下为固态且不易挥发，电导率低，这些性能决定了其是一种优良的保护性氧化膜，能够阻碍镁合金基体的进一步氧化。     

Ti-45Al-8(Nb,Hf,Y)-0.2B合金的高温抗氧化性

设计了铌当量约为8at%的3种成分合金:Ti-45Al-8Nb-0.2B,Ti-45Al-4Nb-0.5Hf-0.1Y-0.2B,Ti-45Al-7Nb-0.1Hf-0.1Y-0.2B(at%),研究了这3种合金在900℃静止空气中的断续氧化行为。研究结果表明:Hf、Y联合微合金化的合金氧化膜与基体粘附性明显增强;低Nb/Hf比值的Ti-45Al-4Nb-0.5Hf-0.1Y-0.2B合金的氧化增重小、抗氧化性强,高Nb/Hf比值的Ti-45Al-7Nb-0.1Hf-0.1Y-0.2B合金的氧化增重大,抗氧化性差。对氧化膜的扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)分析表明,Hf、Y的联合加入促进了Al2O3膜的须状生长形态,从而提高了氧化膜与基体粘附性,低Nb/Hf比值的合金中形成了较厚的连续致密的Al2O3膜,提高了合金的抗氧化性;高Nb/Hf比值的合金内存在明显的外氧化现象,导致了该合金抗氧化性下降。     

W，B，Y合金元素对高铌TiAl基合金高温长期抗氧化性能的影响

在高铌TiAl基金属间化合物的基础上添加W，B，Y合金元素，熔炼了5种合金，研究了这5种合金在900℃静止空气中的断续氧化行为。1000h氧化后的结果表明：含0．1％（原子分数，下同）的Y使合金的抗氧化性有所提高，促进合金形成了以Al2O3为主的连续致密氧化层；存高铌含Y合金中添加W，B2种合金元素则导致基体发生了严重的内氧化，使合金的抗氧化性能降低。     

北京科技大学 新金属材料国家重点实验室，北京100083

利用SEM、XRD和EDS研究Y对Ti45Al8Nb(at%)合金在900℃空气中的循环氧化行为的影响。实验结果表明,适量Y的加入显著提高了合金的抗循环氧化性。无Y合金300次循环后便出现了表层氧化膜脱落,而含Y的6个合金除Ti45Al8Nb0.1Y在氧化460h后出现大面积脱落外,其余合金在1000次循环内均未出现明显脱落。Y的加入显著增强了氧化膜与基体之间的粘附性。但是加入过量Y,合金氧化膜内颗粒较大的Y2O3偏聚在晶界处,为O提供了扩散通道,使合金出现了严重的内氧化。     

稀土元素Ce与Y对JG4246A合金高温氧化行为的影响

在第二代高温合金JG4246A中分别添加不同含量的稀土元素Ce和Y,得到含0.012Ce(质量分数,%,下同)、0.017Ce、0.034Y、0.061Y四种合金铸锭,研究了在1100℃下Ce与Y对合金高温抗氧化性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)及扫描电镜(SEM)分析了氧化膜的物相组成以及氧化表面的形貌。结果表明,JG4246A合金在1100℃空气中恒温氧化过程中,添加稀土元素可以减少合金的氧化质量增加,氧化动力学符合抛物线规律;相对于稀土元素Y,Ce对减缓JG4246A合金的高温氧化速率的作用更显著;稀土元素的添加没有改变氧化膜的表面形貌,但是生成的尖晶石型氧化物使氧化膜更加致密,能够抑制阳离子的向外扩散,降低氧化反应速率,从而提高高温抗氧化性能。     

Fecralloy合金1 250 ℃空气中循环氧化表面氧化膜特征

研究了一种添加稀土元素Y的Fecralloy(Fe-22Cr-5Al-0.3Y)合金在1 250 ℃静态空气中的循环氧化行为,采用SEM, XRD及EDX分析技术研究了合金表面氧化膜的性质和特点。结果表明合金表面生成的氧化膜成分以α-Al2O3为主,合金表面粗糙度对Fecralloy合金表面氧化膜的完整性有重要的影响。讨论了合金表面氧化膜开裂和剥落的特点。     

Y对新型Fe-Ni-Cr-Al合金高温氧化行为的影响

利用恒温氧化试验研究了不同Y含量的新型Fe-Ni-Cr-Al合金在1300℃空气中的氧化行为，采用X射线衍射仪器（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）研究了氧化产物类型和分布。结果发现Y的添加有益于提高Fe-Ni-Cr-Al合金的抗氧化能力，其原因是Y元素的添加促进了Fe-Ni-Cr-Al合金表面形成致密的尖晶石和氧化铬的复合保护层，减缓了基体合金元素的扩散，同时，Y的加入促进了Al2O3由内氧化向外氧化的转变，减缓了合金内氮化进程，整体提高了合金的抗氧化性能。     

Fecralloy合金1250℃空气中循环氧化表面氧化特征

研究了一种添加稀土元素Y的Fecralloy(Fe-22Cr-5AL-0.3Y）合金在1250℃静态空气中的循环氧化行为,采用SEM,XRD及EDX分析技术研究了合金表面氧化膜的性质和特点。结果表明合金表面生成的氧化膜成分以α－Al2O3为主,合金表面粗糙度对Fecralloy合金表面氧化膜的完整性有重要的影响。讨论了合金表面氧化膜开裂和剥落的特点。     

Y合金化对电热丝用镍基高温合金显微组织与性能的影响

采用Y合金化的方法制备了电热丝用镍基高温合金,研究了Y含量对合金显微组织、高温力学性能和高温氧化性能的影响。结果表明,未添加Y的镍基高温合金的平均晶粒尺寸约为113μm,且在合金基体组织中出现较多孪晶,在晶界处存在不连续分布的链状析出物;当向镍基高温合金中添加Y后,晶粒尺寸有所减小;随着镍基高温合金中Y含量的增加,抗拉强度、屈服强度和显微硬度呈现先上升而后降低的趋势,且Y合金化的镍基高温合金的强度和显微硬度都要高于未添加Y的合金,而断后伸长率和断面收缩率相比未添加Y的镍基合金变化幅度不大;添加Y的镍基高温合金的氧化质量增加和氧化膜脱落要相对未添加Y的镍基高温合金较轻。     

Zr－4合金的微弧氧化研究

利用微弧氧化技术，以NaOH为电解液，对Zr-4合金进行微弧表面处理，以改善抗腐蚀性能和耐磨损性能。通过电化学极化曲线测量、往复式摩擦磨损实验对Zr-4合金的抗腐蚀性能、耐磨损性能进行测试和评价。研究结果表明上述性能与基体相比有显著提高。利用SEM观察Zr-4合金微弧氧化膜厚约60μm，氧化膜分为疏松层和致密层两部分，致密层约占总厚度的1／4，与基体结合紧密。XRD分析表明微弧氧化膜由四方相和单斜相二氧化锆组成。     

W、B、Y微合金化高铌TiAl基合金高温抗氧化性研究

使用元素W、B、Y对Ti-45Al-8Nb合金进行了微合金化,研究了微合金化后高铌TiAl基合金在900℃静止空气中的断续氧化行为。结果表明,与Ti-45Al-8Nb合金相比,经过0.2B与0.1Y联合微合金化后合金的氧化增重小,氧化膜与基体的粘附性强,抗氧化性明显改善;经过0.2W与0.1Y微合金化后合金氧化增重明显,氧化膜容易脱落,合金抗氧化性下降;经过0.2B、0.2W、0.1Y联合微合金化后合金抗氧化性没有明显变化。对氧化膜进行的扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X射线衍射(XRD)分析表明,联合添加B、Y促进了合金中的连续致密的Al2O3条带的形成,W、Y联合微合金化的合金中靠近基体处未形成连续的Al2O3条带,并且混合层中形成了较厚的低铌含量的TiO2层。W、B、Y联合微合金促进了混合层中富Al2O3层的形成。     

锆合金表面交流微弧氧化膜组织与性能的研究

采用交流微弧氧化方法，在硅酸盐溶液中于锆合金表面沉积了一层厚约28μm的氧化膜。用扫描电镜（SEM），能谱（EDS）及X射线衍射（XRD）分析了氧化膜的组织形貌、元素分布及相组成。通过测量试样在5％NaCl溶液中的点腐蚀电位，评估了氧化膜的保护性能。研究结果表明：氧化膜自内而外分为3层，即过渡层，致密层和疏松层。疏松层厚度达18μm，与致密层的界面存在明显孔洞，因此结合性较差；过渡层和基体、致密层与过渡层之间结合牢固。Si元素存在于氧化膜中，这说明电解液中的SiO3^2-参与了微弧氧化反应。氧化膜主要由M-ZrO2相和T-ZrO2相组成。锆合金表面的微弧氧化膜具有良好的耐蚀性能。     

稀土元素微合金化提高HP40合金高温抗氧化能力研究

通过扫描电子显微镜( SEM)、X光电子能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等手段分析了稀土元素的添加对H-P40合金抗高温氧化能力的影响.1100℃氧化120 h后增重最小的试样(HP40+Y)单位面积增重约为16.24 g/m2,远低于未添加稀土元素试样在相同条件下的氧化增重( 36.45 g/m2),表明稀土元素的添加有效提高了合金的抗氧化能力.对试样氧化膜内部组成结构的分析发现,添加稀土元素后氧化膜表面存在一层完整的尖晶石氧化物,而未添加稀土元素的试样氧化后表层尖晶石不连续.另外,稀土元素促进了硅的内氧化,这种内氧化产物钉扎基体,增大了氧化膜与基体的接触面积,改善了氧化膜与基体界面的结合强度.     

添加0.1mass%Y的K38G高温合金1000℃恒温氧化行为

研究了添加0.1mass%稀土Y的铸造K38G高温合金在1000℃的恒温氧化行为.结果表明,较之不含Y的合金，含Y铸态K38G合金的氧化速率显著降低； 氧化时形成双层的外氧化膜，表层为以Cr2O3和TiO.2为主的混合氧化物层，内层为连续的Al2O3层；没有内氧化和内氮化，没有氧化膜的剥落，加入稀土Y有效地提高了氧化膜的粘附性能.