Cr和Y对Fe- Cr- Al合金在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中长期腐蚀行为的影响

Fe-Cr-Al合金因具有适中的热中子吸收截面、较好的抗辐照性能和优良的抗高温氧化性能等优点，成为事故容错燃料包壳的候选材料之一。熔炼制备了低Cr(Fe-12Cr-5Al、Fe-12Cr-5Al-0.01Y)和高Cr(Fe-20Cr-5Al、Fe-20Cr-5Al-0.01Y)的Fe-Cr-Al合金，采用静态高压釜研究了4种合金在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中长达2 000 h的腐蚀行为。采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜分析了合金和氧化膜的显微组织。结果表明：Cr含量的增加使合金晶粒细化，添加微量Y可以细化低Cr合金晶粒。在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中腐蚀时，提高Cr含量可以明显降低Fe-Cr-Al合金的腐蚀增重速率；添加质量分数0.01%的Y可适当降低低Cr合金的腐蚀增重速率，但对高Cr合金的腐蚀增重速率影响并不明显。低Cr合金腐蚀形成的氧化膜为3层结构，从外到内依次为Fe₃O₄、Fe-Cr-Al的尖晶石氧化物、富Fe的内氧化过渡区；高Cr合金的氧化膜为两层结构，由外层Fe₃O₄     

Ni基合金在900℃75%Na_2SO_4+25%NaCl盐膜下的热腐蚀（英文）

研究了纯Ni、Ni-10Cr和Ni-10Cr-5Al合金在900℃空气中涂敷Na2SO4+25%NaCl盐膜时的热腐蚀行为。结果表明,Ni-10Cr合金的腐蚀动力学曲线近似服从抛物线规律,而纯Ni和Ni-10Cr-5Al合金的腐蚀动力学曲线分段服从抛物线规律。Ni-10Cr的腐蚀增重最小,抗热腐蚀性能最好,Ni-10Cr-5Al次之,纯Ni的腐蚀增重最大。Ni-10Cr-5Al合金热腐蚀24 h后氧化产物分为3层,外层氧化产物主要是NiO,中间层氧化产物为Cr2O3和Al2O3,最内层有少量Cr2S3和Al2S3。Ni-10Cr合金热腐蚀24 h后氧化膜分为3层,外层氧化产物是NiO,中间层是不连续的Cr2O3,内腐蚀区有少量Cr2S3。由于熔盐中NaCl的存在,Ni-10Cr-5Al和Ni-10Cr合金的腐蚀产物会变得疏松多孔。     

Ni基合金在900 ℃75%Na2SO4+25%NaCl盐膜下的热腐蚀

研究了纯Ni、Ni-10Cr和Ni-10Cr-5Al合金在900 ℃空气中涂敷Na2SO4+25%NaCl盐膜时的热腐蚀行为。结果表明,Ni-10Cr合金的腐蚀动力学曲线近似服从抛物线规律,而纯Ni和Ni-10Cr-5Al合金的腐蚀动力学曲线分段服从抛物线规律。Ni-10Cr的腐蚀增重最小,抗热腐蚀性能最好,Ni-10Cr-5Al次之,纯Ni的腐蚀增重最大。Ni-10Cr-5Al合金热腐蚀24 h后氧化产物分为3层,外层氧化产物主要是NiO,中间层氧化产物为Cr2O3和Al2O3,最内层有少量Cr2S3和Al2S3。Ni-10Cr合金热腐蚀24 h后氧化膜分为3层,外层氧化产物是NiO,中间层是不连续的Cr2O3,内腐蚀区有少量Cr2S3。由于熔盐中NaCl的存在,Ni-10Cr-5Al和Ni-10Cr合金的腐蚀产物会变得疏松多孔。     

氯化物盐膜下Fe-Si合金加速腐蚀行为的研究

研究比较了Fe-10Si和Fe-22Si两种合金在600~700℃于ZnCl2-KCl盐膜下的氧化行为。结果表明,无盐膜下Fe-22Si合金表现出良好的抗氧化性能,而Fe-10Si合金表面生成了具有双层结构的氧化层,外层主要为Fe的氧化物,内层为Fe和Si混合氧化物。而在盐膜下两种合金均发生了加速腐蚀,表面生成了疏松多孔的腐蚀产物,并出现内腐蚀,尤其是Fe-22Si合金表面保护性膜发生退化。合金的腐蚀速率随Si含量的增加而降低,Fe-Si合金的加速腐蚀主要是由于金属表面保护膜与氯化物沉积盐发生反应所致,通过热力学相图预测了可能发生的腐蚀反应,并探讨了加速腐蚀机制以及Si的效应。     

Y_2O_3对机械合金化Fe-20Cr-2.5Al合金电化学腐蚀行为的影响

采用机械合金化方法制备Fe-20Cr-2.5Al,Fe-20Cr-2.5Al-0.8Y_2O_3和Fe-20Cr-2.5Al-3Y_2O_3合金试样,并利用电化学方法以及化学浸泡法,结合XRD、TEM等表面分析技术,研究了不同Y_2O_3含量对MA Fe-20Cr-2.5Al合金在质量分数为3.5%Na Cl溶液、6%Fe Cl_3溶液以及0.05 mol/L H_2SO_4+0.25 mol/L Na_2SO_4水溶液中的电化学腐蚀性能。结果表明:添加Y_2O_3的MA Fe-20Cr-2.5Al合金的电化学腐蚀性能优于未添加Y_2O_3的MA Fe-20Cr-2.5Al合金,MA Fe-20Cr-2.5Al,MA Fe-20Cr-2.5Al-0.8Y_2O_3及MA Fe-20Cr-2.5Al-3Y_2O_3试样腐蚀失重依次降低。稀土Y_2O_3的添加是耐蚀性能提高的主要原因。     

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。     

Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢与TWIP钢组织和腐蚀性能的比较研究

目的 重点探究Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢在中国3块不同油田采出水模拟液中的腐蚀行为,为其在石油管材上的应用提供理论指导。方法 在Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢中添加Cr和Mo元素,降低Mn元素含量,设计制备Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢。采用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢的微观组织进行分析。利用电化学工作站测试Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢在3种油田采出水模拟液中的极化曲线和电化学阻抗谱,并使用扫描电子显微镜(SEM)对腐蚀产物进行微观分析。同时,以相同环境中Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的腐蚀行为作为对照。结果 Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢组织以奥氏体为主,其晶粒中含有大量层错、退火孪晶和高密度位错结构的马氏体。通过分析极化曲线可知,与Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢相比,Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢在3种油田采出水模拟液中均发生了钝化,腐蚀电位提高,腐蚀电流密度明显降低,分别为1.7、0.08、2.1 μA/cm²。通过分析电化学阻抗谱可知,Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢在3种油田采出水模拟液中均呈现单一的电容回路,极化电阻Rp分别为3 111、5 322、3 582 Ω.cm²,而Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢在3种油田采出水模拟液中呈现1个电容回路和1个电感回路,相应的极化电阻Rp仅为530、273、528 Ω.cm²,远小于Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢。在3种油田采出水模拟液中,Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢试样表面仅存在少量腐蚀产物,而Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢试样表面存在大量的腐蚀产物,并形成了腐蚀产物膜。结论 Cr与Mo元素的添加和Mn元素含量的减少,降低了Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢的堆垛层错能,导致晶粒中形成了大量层错、退火孪晶和少量马氏体。在3种油田采出水模拟液中,Cr与Mo元素的添加、Mn元素含量的减少和晶粒中退火孪晶的形成有效提高了Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢的耐蚀性。     

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。     

Al对Fe-20Cr-35Ni-0.6Nb合金显微组织和抗氧化性的影响

采用增量法研究了不同Al含量(0.5%、1.5%、2.5%,质量分数)的Fe-20Cr-35Ni-0.6Nb含Nb合金在1000 ℃空气条件下的抗氧化。采用SEM、EDS、TEM、拉曼光谱等手段研究了合金的显微组织和氧化膜特性。结果表明,3种含Nb合金组织为单相奥氏体,基体中存在少量弥散分布的NbC沉淀相,氧化前后沉淀相含量和晶粒大小保持不变。添加0.5%和1.5%的Al后,含Nb合金的表面形成多层结构的氧化膜,最外层和第三层为Cr₂O₃,次表层主要为NiCr₂O₄、NiFe₂O₄和Fe₂O₃,最内层为Al₂O₃内氧化层。基体中的NbC析出相和氧化膜中少量Nb的氧化物(Nb₂O₅)加剧了氧化膜的疏松。当Al含量增加到2.5%时,含Nb合金表面形成连续致密的Al₂O₃氧化膜,降低了Fe-20Cr-35Ni-0.6Nb合金的氧化速率,提高了抗氧化性。     

Cr对Fe-xCr-5Al合金抗KCl-ZnCl_2盐膜腐蚀的影响

研究了不同Cr含量的Fe-x Cr-5Al合金(x=10%,15%,20%,原子分数)在KCl-Zn Cl2盐膜下在600℃空气中的腐蚀行为。结果表明,与无盐膜条件下合金的氧化相比,3种材料在KCl-Zn Cl2盐膜下均发生了加速腐蚀,其表面氧化铬膜在氯化物盐中发生溶解,且合金中较高Cr含量并没有有效提高合金抗氯化腐蚀的能力。在氯化盐中合金发生快速腐蚀主要是由于氧化铬溶解生成了铬酸盐,使得合金表面形成疏松的富Fe氧化产物。基于热力学相图讨论了合金在氯化物盐中的腐蚀机制,并揭示了Cr的作用机制。     

Yb/Dy掺杂改性Fe-Cr合金热生长氧化膜的电化学阻抗谱研究

研究了掺杂0.2 mass%Yb和Dy对Fe-20Cr合金在900℃空气中的氧化性能的影响,应用电化学阻抗技术研究在中性硫酸钠溶液中合金表面氧化膜的电导率,对高温氧化膜的性能进行描述并建立适当的等效模型。结果表明,加入元素Yb和Dy有助于促进合金表面富Cr氧化膜的形成,提高氧化膜的粘附性,从而改善合金的抗氧化性能,其中元素Dy的作用效果比Yb更好。Fe-20Cr 和Fe-20Cr-0.2Yb合金表面氧化膜在溶液中的电化学阻抗谱不能看到明显的双容抗弧特性,而Fe-20Cr-0.2Dy的双容抗弧特性明显,表明氧化膜是双层结构,且其表面氧化膜的电导率最小,显示更好的抗氧化性能,这与氧化动力学测量结果一致。通过与其它高温氧化分析方法进行比较,发现对于研究氧化膜的结构特点、孔隙率、缺陷性等电化学阻抗谱有其独特的优势。     

Fe-23Cr-5Al合金1000℃氧化形成的Al_2O_3膜生长应力研究

采用一种测定氧化膜生长应力的双面氧化弯曲方法,测量了Fe-23Cr-5Al(Fe-22.6Cr-4.42Al-0.21Ti,wt%）合金在1000℃空气中氧化形成的Al2O3膜的平均生长应力,研究了氧化膜应力释放机制。Al2O3膜的平均生长应力随膜厚增大而减小,其大小从-1GPa数量级变化到-100MPa数量级。基体合金和Al2O3膜在1000℃时均发生蠕变。合金氧化一定时间后于真空保温退火,发现0.039μm厚的氧化膜应力下降速率比0.30μm厚的氧化膜快6.9~18.4倍.     

Cu对Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb合金在400℃含氧过热蒸气中耐腐蚀性能的影响

为了探究Cu对Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb(质量分数,%)合金在400℃/1×10^-6μL/L含氧过热蒸气中耐腐蚀性能的影响。将Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb和Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb-0.05Cu合金样品放入动态高压釜中进行400℃/10.3 MPa/1×10^-6μL/L含氧过热蒸气腐蚀试验。采用SEM、TEM和XPS等表征手段对氧化膜的显微组织以及氧化膜中各元素的价态进行分析。结果表明：微量Cu的添加改善了Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb合金的耐腐蚀性能;Cu在氧化膜中主要以Cu和Cu⁺形式存在;Cu的添加会促进氧化膜中的Sn和Sn²⁺向Sn⁴⁺和Fe²⁺向Fe³⁺的转化。从Cu的添加影响氧化膜中合金元素的氧化行为和抑制了氧化膜中孔隙和裂纹生成等角度探讨了Cu改善Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb合金耐腐蚀性能...     

几种含铌镍基合金的热腐蚀研究

用硫酸钠沉积法研究了四种镍基合金-Ni-16Cr,Ni-16Cr-2Nb,IN738和537合金-在900～1000℃之间的热腐蚀行为。用热天平测量了热腐蚀动力学曲线,用金相、SEM、电子探针、X 射线衍射和~(3δ)S 示踪法观察和分析了腐蚀产物。研究发现,Ni-16Cr-2Nb 合金中的铌富集在表面氧化膜内,形成 NaNbO_3而降低熔盐中的 O~(2-)浓度,抑制 Cr_2O_3膜与熔盐的反应;但在复杂成份的合金中。铌的上述作用可能促进氧化膜的酸性熔融。鈪同时能促进硫在 Ni-16Cr-2Nb 变形合金晶界上的连续分布,加速内硫化过程。     

NiAl—28Cr—5Mo—1Hf合金的高温氧化行为研究

研究了NiAl-28Cr-5Mo-1Hf合金在1000－1200℃空气中氧化行为。X射线结构分析表明,氧化膜主要由α-Al2O3构成,并含有Cr2O3和少量HfO2。采用扫描电镜和能谱分析研究了氧化产物的微观组织及成分,并从合金组成探讨了NiAl-28Cr-5Mo-1Hf合金的氧化机制。     

Na_2SO_4沉积引起的Fe─10Cr合金在700℃的热腐蚀

研究了涂有Na2SO4盐膜的Fe-10Cr合金在700℃,O2-0.5%(SO2+SO3)气氛中的热腐蚀行为。结果表明,该合金在实验条件下发生了“低温”热腐蚀。腐蚀产物分两层,即在熔盐中沉积出的疏松氧化物层和在合金表面直接成长的相对致密的氧化物层。腐蚀形貌观察说明,热腐蚀的发展主要伴随着致密氧化层的增厚。腐蚀动力学和腐蚀形貌特点支持热腐蚀的电化学机理模型。     

Fe-15Ce合金在H2-CO2、H2-H2S及H2-H2S-CO2气氛下的腐蚀

研究了600℃时Fe-15Ce合金在H2-CO2、H2-H2S及H2-H2S-CO2 3种气氛中的腐蚀行为，Fe-15Ce合金腐蚀后发生了Ce的内氧化或形成了复杂的腐蚀产物膜，而未出现Ce的选择性氧化或硫化，这主要是合金中存在着两相及Ce在Fe中极低的溶解度的结果。Fe-15Ce合金在本实验条件下的氧化-硫化腐蚀速度低于相同温度、压力下的纯硫化。     

Fe-Cr-Mn合金在湿润环境中的氧化行为研究

研究比较了Fe-13Cr-xMn(x=0.5,1,2) 系列合金在干燥和湿润空气中800 ℃下的氧化行为。结果表明,在干燥气氛中合金表现出良好的抗氧化性能,当Mn含量低于1%时有助于合金表面生成阻碍Cr挥发的 (Mn,Cr)₃O₄尖晶石相;而当Mn含量达到2%,合金表面则会产生Mn₂O₃,从而影响合金的抗高温氧化性能。在含水蒸气气氛中,合金发生了失稳态氧化,表面生成了大量氧化物,合金的氧化速率随Mn含量的增大而减小,主要原因是Mn含量增加导致膜层中形成 (Mn,Cr)₃O₄尖晶石相,从而有效阻碍了水气环境中Cr的挥发,尤其Fe-13Cr-2Mn合金在氧化初期12 h内并没有发生加速腐蚀,Fe-Cr-Mn合金的加速氧化是由表面氧化铬膜与水蒸气发生反应所致。通过SEM,XRD等分析手段深入探讨了合金加速氧化机制以及Mn效应。     

Fe-Si合金在600℃不同气氛中的腐蚀

研究了Fe-5Si,Fe-9Si和Fe-13Si合金在600℃下H2-CO2和H2-CO2-H2S两种气氛中的腐蚀行为。结果表明:在两种气氛中,3种合金的腐蚀均遵循近似抛物线规律;并且合金在含S和不含S气氛中的抛物线速率常数数量级分别为10-8和10-10g2·cm-4·s-1。在H2-CO2气氛中合金氧化膜由Fe的氧化物外层、Fe与Si的混合氧化物内层及Si的内氧化区组成;在H2-CO2-H2S气氛中则由层状的FeS外层和FeS+SiO2混合内层组成。两种气氛中合金均没有生成连续的SiO2外氧化膜。气氛中S的加入使合金表面生成了大量的FeS,FeS中较高的离子缺陷浓度为Fe2+向外扩散提供了通道,从而明显增大了合金的腐蚀速率。Si氧化物的生成提高了Fe在两种气氛中的耐腐蚀性。     

Fe-Al合金在KCI-ZnCl_2沉积盐作用下的加速腐蚀行为

研究了Fe-Al合金在500℃空气中ZnCl_2-KCl盐膜下的腐蚀行为。结果表明,与无盐膜氧化实验相比,合金在盐膜下发生了加速腐蚀,表面生成了疏松多孔的腐蚀产物,基体产生内腐蚀,其中Fe-25Al合金表面氧化铝膜甚至发生退化。合金加速腐蚀是由于腐蚀过程中氯化物沉积盐与合金表面的氧化膜反应产生氯所致。腐蚀随合金中Al含量的增加而减轻。基于热力学相图预测了合金在盐膜下可能发生的反应,并解释了合金发生加速腐蚀的机制。