Ti60合金和表面Ni-Co-Cr-Al-Y-Si涂层氧化动力学的研究

研究了Ti60合金及表面阴极多弧离子镀沉积涂层(Ni-Co-Cr-Al-Y-Si)的600~750℃的高温氧化行为。采用X射线衍射、扫描电子显微镜等方法,对Ti60合金及涂层表面形貌、结构和成分进行分析研究。结果表明涂层对Ti60合金在600,650和750℃均有较好的抗氧化性能。循环氧化动力学曲线基本上符合抛物线规律。涂层显著提高了Ti60合金抗氧化性能。     

Ti_3AlC_2循环氧化表面氧化膜的结构和结合强度

采用扫描电镜和超声-划痕法研究了Ti3AlC2在650～950℃范围抗循环氧化后的表面、截面形貌和膜基结合强度。结果表明:经历40次循环之后,Ti3AlC2在650℃存在反氧化现象;在750～950℃氧化动力学属于抛物线型,同时表面形成平坦、致密和无微裂纹的氧化膜,该氧化膜能够有效阻挡O的向内扩散以及Ti和Al的向外扩散,氧化膜和基体结合良好,并且出现分层现象,其结合强度均大于50mN。     

Ti60合金高温连续氧化行为研究

研究了Ti60合金（Ti-5.6Al-4.8Sn-2.0Zr-1.0Mo-0.85Nd-0.34Si)在620℃，720℃和800℃时的连续氧化行为，用扫描电子显微镜和X射线衍射仪和X射线能谱仪研究分析了Ti60钛合金氧化层形貌，微观结构和成分分布，以研究Ti60合金在不同温度下的氧化机理，结果表明：Ti60和在620℃有较好的抗氧化性能，其连续氧化动力学符合抛物线规律。在720℃和800℃，氧化严重，其连续氧化曲线近似直线规律。     

EB—PVD制备微晶Ni-11．5Cr-4．5Co-0．5Al合金薄板800℃氧化行为研究

对EB—PVD制备微晶Ni-11．5Cr-4．5Co-0．5Al合金薄板在800℃空气中氧化行为进行研究，采用SEM对氧化试样的表面和截面形貌进行研究，小角XRD和EDAX对其相和成分分布进行分析。氧化物主要由NiO，Ni（Al，Cr）2O4和Cr2O3组成，在长时间氧化后在氧化物和基体界面出现Al2O3内氧化层；细晶Ni-11．5Cr-4．5Co-0．5Al合金氧化动力学符合立方规律而非抛物线规律；与粗晶材料相比，细晶材料氧化产物晶粒细小，其高密度的晶界成为短路扩散的途径。     

0Cr18Ni10Ti不锈钢热浸镀铝及高温扩散后的高温氧化行为

为提高0Cr18Ni10Ti不锈钢的抗高温氧化能力,采用熔剂法在0Cr18Ni10Ti不锈钢表面制备热浸镀铝层,并经950℃、2 h高温扩散。采用SEM、EDS对热浸镀铝高温扩散试样及不锈钢试样900℃氧化不同时间的表面、截面进行了形貌观察及成分分析。结果表明:镀铝高温扩散试样的氧化动力学曲线较平缓且氧化增重较小;0Cr18Ni10Ti不锈钢经900℃、100 h氧化后表面主要由Fe2O3组成,氧沿晶界向内扩散产生内氧化;镀铝高温扩散试样900℃氧化期间,表面主要由Al2O3氧化膜组成,有效地阻止了合金元素与氧的互扩散,Ni元素在Fe Al层与Al固溶层富集阻碍了Fe Al合金层Al向基体扩散,使镀铝高温扩散试样Fe Al合金层经900℃、100 h氧化后Al元素贫化量较少。镀铝高温扩散试样900℃、100 h下的抗氧化性能优于0Cr18Ni10Ti不锈钢。     

微波烧结TiC/Ti6Al4V复合材料的高温氧化行为

采用微波烧结法制备TiC/Ti6Al4V复合材料,研究TiC/Ti6Al4V复合材料在550、650和750℃空气中的恒温氧化行为,并对氧化膜的表面、截面形貌及相组成进行了分析。结果表明:TiC/Ti6Al4V复合材料由TiC、ɑ-Ti+β-Ti三种物相组成。随着氧化温度的增加,TiC/Ti6Al4V复合材料的氧化规律由抛物线型转变为直线型,在650℃温度以下,复合材料的氧化产物主要由TiO_2组成,而750℃时氧化层主要有外层极薄的TiO_2、中间层Al_2O_3和TiO_2混合区及大部分内层TiO_2三部分组成。随着TiC含量增加,氧化激活能增大,氧化物粒径减小,TiC/Ti6Al4V复合材料的抗氧化性能也越好。     

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。     

一种NiCrAlSiY涂层对Ti65钛合金板材循环氧化和室温力学性能的影响

采用电弧离子镀在Ti65钛合金板材表面涂覆一种NiCrAlSiY涂层，并对其进行650℃～800℃的循环氧化实验，研究了这种涂层对板材抗氧化性能和室温力学性能的影响。结果表明，经500次循环氧化后涂覆NiCrAlSiY涂层的Ti65板材由涂层、扩散层和基材区三个区域组成，涂层与板材的结合界面比较致密，达到了完全抗氧化级别；涂层表面的氧化物以Al₂O₃为主，循环氧化温度升高到800℃在涂层表面开始出现TiO₂氧化物。在循环氧化过程中涂层与板材间的元素扩散以Ni和Ti元素为主，循环氧化温度升高到800℃发生少量Cr元素扩散；Ni与Ti元素的互扩散导致在涂层与板材的结合界面生成了Ti₂Ni和TiNi。循环氧化后的板材其拉伸强度保持率高于90%，涂覆涂层板材的拉伸延伸率可达初始态板材延伸率的30%左右。供货态板材氧化后塑性较低的原因，可能是在高温下氧元素渗入板材表面产生了表面脆性。     

三元层状陶瓷Ti3SiC2的高温氧化行为

研究了以自蔓延准热等静压和热处理工艺制备出的高纯、致密的Ti3SiC2块体材料的高温氧化性能.采用XRD,SEM和EMPA分析了氧化膜表面形貌、组织结构和成分.研究结果表明,在1000℃的空气中,Ti3SiC2陶瓷材料具有优异的抗氧化性能,且恒温氧化行为与循环氧化行为相似.其在120h内的氧化动力学曲线趋近于直线-抛物线规律.随着氧化时间的延长,氧化膜由TiO2和SiO2混合物组成的单层结构逐渐过渡到双层结构.双层结构的内层为固溶了SiO2的TiO2层,而外层为纯金红石相.     

中温SOFC金属连接体材料的氧化规律和导电行为

系统地研究了SUS 430铁素体不锈钢在中温SOFC阴极气氛(空气)中的氧化动力学、表面氧化物特征以及表面氧化对导电行为的作用.通过750℃静态空气中的氧化实验得出氧化增重与氧化时间的动力学关系;采用"4点法"测量合金表面氧化膜的面比电阻(ASR);利用XRD和SEM表征表面氧化物的相结构、微观形貌及成分.实验发现,氧化动力学符合抛物线规律,并呈现出多级氧化现象;所生成的表面氧化物主要为Cr2O3和MnCr2O4;表面氧化物的ASR与测量温度之间的关系满足Arrhenius方程,并且在600～700℃之间,其斜率发生改变.结合氧化过程中的阳离子扩散、氧化物形成热力学以及半导体的导电机理对多级氧化动力学机制、氧化物相形成规律以及面比导电行为进行了理论分析.在此基础上,对SUS 430作为中温SOFC金属连接体材料的可能性做出了合理的评估.     

热浸镀镧铝钢的高温耐热行为研究

在20碳钢上分别制备了热浸镀纯铝和镧铝涂层.经过900℃×6h的扩散处理后,研究了涂层的抗氧化性能和组织形貌变化.结果表明:热浸镀镧铝试样表面的纯铝层厚度比热浸镀纯铝试样减少25%～35%;经扩散处理后,在800℃氧化的前40h,热浸镀纯铝试样氧化动力学曲线符合抛物线规律,40h后,氧化动力学曲线呈直线.在整个氧化期间.热浸镀镧铝试样的氧化动力学曲线都符合抛物线规律,且抗高温剥落性能同样优于热浸镀纯铝试样.组织形貌分析表明,镧抑制了扩散和高温氧化过程中扩散层/基体界面孔洞的形成和聚集,阻止了扩散层的内氧化.分析了镧对镀铝钢高温耐热行为的影响机理.     

GH742合金中γ′相粗化动力学研究

采用场发射扫描电镜观察和定量金相分析等方法，研究了GH742合金在900，950，1050℃时效时，基体中γ′相的粗化规律。结果表明：合金在一定温度时效时，基体中初期析出的高密度细小γ′相随时效时间延长逐渐长大为低密度粗大γ′相，即发生Ostwald熟化；在1050℃时效2880min后γ′相形貌出现方化并沿一定方向排列；合金在时效过程中γ′相长大规律符合传统的LSW理论，并且随时效温度增高，γ′相粗化速率增加；用作图法得出了GH742合金中γ′相粗化激活能为（289．53±1．48）kJ／mol，这同Al，Ti等元素在Ni中的扩散激活能相当，说明GH742合金中γ′相的长大粗化主要由Al，Ti等元素在Ni基体中的扩散所控制。     

FeCrAl-ODS合金的高温水蒸气氧化行为

目前有关FeCrAl-ODS钢在高温水蒸汽下的氧化过程中氧化膜结构的演变少有分析研究.以FeCrAl-ODS合金为研究对象,采用XRD、SEM、EPMA、EDS等分析手段,在700～1100℃条件下开展了高温水蒸气氧化试验,从氧化动力学和氧化层结构形貌、物相、成分等方面研究了其高温水蒸气氧化行为.研究结果表明:在700～1100℃,FeCrAl-ODS合金高温水蒸气氧化动力学满足抛物线增重规律,抛物线速率常数Kp随温度增加而增大.高温水蒸气氧化96 h后,700℃时FeCrAl-ODS合金表面氧化层以Fe2O3为主;900℃时FeCrAl-ODS合金表面氧化层的外层以Fe2O3为主,内层以A12O3为主,氧化层比较疏松,不能很好地对基体起到保护作用;1100℃氧化过程中,在不同氧化时间段氧化层均为单层致密的Al2O3氧化层结构.     

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     

Ti_2AlNb基合金表面磁控溅射Al/Al_2O_3薄膜及扩散处理对其抗高温氧化性能的影响

为提高Ti2Al Nb合金的抗高温氧化性能,在Ti2AlNb合金表面磁控溅射Al/Al2O3薄膜,于真空退火炉内对其进行600℃,1 h扩散处理后,分别在650,750,850℃下氧化100 h。利用XRD,SEM,EDS技术对基体和扩散试样的相组成、微观形貌进行了分析;研究了Al/Al2O3薄膜扩散层的抗高温氧化性能及扩散处理对Al/Al2O3薄膜氧化动力学曲线的影响。结果表明:Al/Al2O3薄膜扩散层的氧化行为受氧离子渗入薄膜运动过程的控制,在高温条件下表层形成连续致密的Al2O3膜,使薄膜扩散层的氧化系数远低于基体,并且次表层的富铝相能有效阻止氧离子扩散通道的形成,减少基体与氧化性气体接触,从而显著提高Ti2Al Nb基合金的抗高温氧化性能。     

用多元线性回归法预测镍基高温合金的抗氧化性

用静态氧化法研究了3种铸造镍基高温合金K35，K44，K46在800℃及900℃的高温氧化动力学行为。结果表明，3种合金的氧化动力学曲线均符合抛物线规律，其中氧化速度常数为合金成分中每种元素作用的综合结果，用多元线性回归法计算了25种镍基高温合金在900℃氧化过程的作用系数，并给出了3种试验合金的氧化动力学回归方程，与3种合金的实验结果相比，相对误差小于13％。     

不同Cr含量的Fe-Cr合金高温高压水蒸气氧化行为

Fe-Cr合金钢广泛用于锅炉的受热面管,但目前研究多针对Cr在高温常压环境中的氧化行为,对高温高压下的研究较少。对Cr的质量分数分别为9%、12%、18%、25%的Fe-Cr合金试样在650℃、25 MPa的高压水蒸气环境中的氧化行为进行研究,并与Cr-9的常压水蒸气氧化进行对比,采用扫描电镜(SEM)观察形貌、能谱分析成分变化、X射线衍射仪(XRD)分析物相组成并称重绘制氧化动力学曲线,以此来探究不同Cr含量的Fe-Cr合金的氧化膜生长规律和压强对其氧化行为的影响。结果表明:随着Cr含量的提高,Fe-Cr合金的孕育期增长,抗氧化能力得到提高;Cr含量的增加对氧化行为有一定影响,氧化66.0 h,Cr-9与Cr-12氧化动力学符合抛物线规律,在氧化初期就出现内外氧化层分层,内层为尖晶石FeCr2O_4,外层为Fe_3O_4,而Cr-18、Cr-25则仍处于孕育期,动力学几乎处于稳定状态,这个阶段主要是元素的扩散准备,氧化物的出现只是附加产物;表面的氧化物并不能构成一层完整的氧化膜,外加压强能够增加Fe-Cr合金位错和空位浓度,从而提高氧化速率,并且压强影响了氧化膜的形貌,在压应力的作用下,氧化膜主要由粒状氧化物构成。     

水蒸气温度对700℃先进超超临界锅炉候选合金GH2984氧化行为的影响

采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对比研究GH2984合金在750℃和850℃纯水蒸气中的氧化行为。结果表明:GH2984合金的氧化动力学遵循抛物线规律;温度升高,Cr挥发加速,外氧化和内氧化的速率急剧增加,氧化膜的组成结构发生明显的变化。750℃时,合金表面形成单层致密的(Cr,Mn)_2O_3膜;温度升至850℃,氧化膜中空洞的数量大幅增加,氧化膜转变为由薄的外层Fe_2TiO_5和厚的次外层(Cr,Mn)_2O_3及薄的内层(Nb,Mo)_2O_5组成的三层结构。Ti,Al优先于晶界处发生内氧化,分别形成TiO_2和Al_2O_3;两种内氧化产物的尺寸和数量均随温度升高而增加。     

添加Y对炮钢表面电弧离子镀(Ti,Al)N薄膜氧化性能的影响

利用电弧离子镀技术,在炮钢表面沉积TiAlN和TiAlYN两种薄膜,研究添加1%(原子分数)Y对(Ti,Al)N薄膜氧化性能的影响。两种沉积薄膜的样品在空气中850℃下氧化10h,用SEM、EDAX和XRD分别分析两种薄膜的形貌、成分及相组成。结果表明,在空气中850℃下氧化10h后,两种薄膜的氧化产物均为Al2O3和TiO2的混合氧化物;TiAlN薄膜的动力学曲线呈近似直线规律,而TiAlYN薄膜动力学曲线符合抛物线规律;前者表面氧化物晶粒粗大,而后者表面氧化物晶粒细小,且氧化膜厚度不足前者的一半;添加Y可以减少膜层表面液滴的数量,提高膜层的抗氧化性能。     

TiAl合金微弧氧化陶瓷层高温特性的研究

为提高TiAl合金的抗高温氧化性能,采用微弧氧化技术,对TiAl合金表面生成的微弧氧化陶瓷层在高温循环氧化条件下的氧化动力学进行了研究.结果表明,经过微弧氧化处理试样的高温氧化动力学曲线呈抛物线规律,其表面的陶瓷氧化膜具有保护性;微弧氧化后TiAl合金的使用温度可提高到1000 ℃;微弧氧化陶瓷层中的SiO2能有效抑制Al2TiO5在高温下的分解,从而改善了TiAl合金的抗高温氧化性.