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。     

表面处理状态对Fecralloy合金氧化膜完整性的影响

研究了表面粗糙度对Fecralloy (Fe 2 2Cr 5Al 0 .3Y ,质量分数 ,% )合金在 12 0 0℃空气中循环氧化生成表面氧化膜完整性的影响。采用SEM技术着重研究了合金表面氧化膜的性质和特点。结果表明合金表面粗糙度对Fecralloy合金表面氧化膜的完整性有重要的影响 ,初始合金表面粗糙度越大 ,氧化膜越容易开裂。讨论了合金表面粗糙度对氧化膜开裂行为的影响。     

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。     

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.     

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．     

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．     

喇曼光谱方法测量金属表面氧化膜的残余应力

利用表面增强激光喇曼光谱仪测量了Fecrallor（Fe－22Cr－5Al－0．3Y）合金表面Al2O3膜及Co－40－Cr合金表面Cr2O3膜的残余应力．实验条件下,两种氧化膜残余应力值分别为2GPa和1．7GPa．如果Co－40Cr合金离子注入3×1017Y ／cm2;或者Cr2O3膜发生破裂,Cr2O3膜的残余应力值显著降低．该测试方法简便,并可用于测量氧化膜内微区应力及应力分布,还可实现高温下原位测量氧化股应力．     

Mg-Y-Ce稀土阻燃镁合金的高温氧化行为研究

Y和Ce的同时加入使镁合金获得了优异的阻燃效果,实现了镁合金在大气条件下的无保护熔炼。AES和XRD表面分析结果表明,Mg-Y-Ce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。干燥空气中,Mg-3Y-4.5Ce合金在773, 873和973 K下氧化时,其氧化动力学曲线遵循立方规律。基于高温氧化热力学,详细分析了Mg-Y-Ce合金在高温下的选择性氧化机制,并从电化学角度探讨了Y2O3膜的半导体特性及其对镁合金基体进一步氧化的阻碍机制     

Hf和Y对Ni3Al／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。     

典型耐热镍基合金抗高温氧化行为研究

通过高温循环氧化实验,研究了3种镍基合金在1095和1150℃的高温抗氧化行为,并采用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)研究了氧化膜表面形貌、氧化膜厚度及成分。结果表明:BSTMUF601合金的抗氧化性能优于Inconel601合金和Incoloy800H合金,Incoloy800H合金抗氧化性能最差。1095℃下合金的氧化动力学曲线呈抛物线规律,1150℃下Incoloy800H合金抗氧化性显著降低,试样氧化极为严重,温度低于1150℃时合金均体现出良好的抗高温氧化能力。BSTMUF601和Inconel601合金氧化后表面生成一层致密的氧化膜,经分析主要是Cr和Al的氧化物,且氧化膜外层以Cr的氧化物为主,氧化膜厚度接近50μm,Incoloy800H合金表面氧化层中以Fe的不同结构氧化产物为主。     

稀土Y对ASISI430不锈钢抗高温氧化性能影响的研究

本工作通过离子注入的方式,在AISI430合金表面注入不同剂量的稀土Y进行改性,研究了不同剂量的稀土Y对合金高温抗氧化性的影响。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、光电子能谱仪（XPS）分析氧化膜的物相构成、微观组织形貌、稀土Y的化学形态,并通过VL200DX超高温激光共聚焦显微镜对氧化过程进行原位观察。结果表明：合金表面注入稀土Y剂量为6×1017ions/cm2具有最佳抗氧化性和抗剥落性,相比原始试样,单位面积增重量以及剥落量分别减少了43.7%, 78.4%。合金表面注入Y优先氧化为Y2O3,一方面促进氧化膜的形成,另一方面抑制了晶粒长大。此外,晶界处Y2O3阻碍了金属阳离子通过晶界向外扩散。重要地,部分Y取代了MnCr2O4尖晶石中Mn2+、Cr3+占位,产生空穴缺陷,缓解了氧化层内应力,减少裂纹和孔洞的产生,使氧化层与基体结合紧密。     

稀土阻燃镁合金的高温氧化动力学研究

通过给镁中添加稀士元素Y和Ce获得了具有良好阻燃效果的Mg—Y—Ce合金，该合金能在1173K的高温下暴露于大气中0．5h而不燃烧。扫描电镜和X射线衍射分析表日月，合金表面生成了具有双层结构的复杂氧化膜：其中外层主要由Y2O3和MgO组成，内层则由大量的金属镁和极少量的MgO，Y2O3组成。高温氧化动力学研究显示，该合金在673K和773K时氧化符合抛物线一直线规律，而在873K下则遵循四方规律。     

钛合金微弧氧化技术的研究

随着科学技术的发展与进步,钛及其合金的应用越来越广泛,虽然它们具有很多优良的性能,但其表面的耐磨、耐蚀性能还不能满足某些关键零部件的要求,尤其在航天、航空领域,微弧氧化技术的出现则较好地解决了这个问题.微弧氧化技术是一种在铝、镁、钛等有色金属及其合金表面原位生长氧化膜的新技术.利用该技术制备的氧化膜具有耐腐蚀、耐磨、硬度高和电绝缘等优良特性.阐述了微弧氧化技术的发展历史、氧化膜制备的基本原理,分析了氧化膜生长规律及影响因素,指出了钛合金微弧氧化技术的特点、研究不足及研究方向.     

含Ca阻燃镁合金表面氧化膜再生能力研究

将Mg-9%Al-3%Ca合金加热到700℃,当表面氧化膜形成后,冷却至室温,去除表面氧化膜,制成经过氧化的Mg-9%Al-3%Ca合金,然后再次加热,氧化生成氧化膜,并对其进行扫描电镜分析和高温氧化动力学研究。结果表明,经过氧化后的合金再生的氧化膜光滑平整、致密;在温度为400、600、700℃时,经过氧化的合金的恒温氧化动力学曲线遵循抛物线规律。说明Mg-9%Al-3%Ca合金表面氧化膜有良好的再生能力。     

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。     

Mg-3.5Y-0.8Ca阻燃镁合金的高温氧化特性

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。俄歇电子能谱仪和X射线衍射表面分析结果表明: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;干燥空气中,Mg-3.5Y-0.8Ca合金在773、873和973K下氧化时,其氧化动力学曲线遵循立方规律;基于高温氧化热力学分析,建立了Mg-Y合金在高温下的选择性氧化模型,并分析Ca在Mg-Y合金选择性氧化中的第三元素效应,即Ca元素加入Mg-Y合金后,同时起到“吸气剂”作用和增强Y元素表面活性的作用,因而大大降低了Y2O3发生选择性氧化所需Y含量阈值。     

建筑铝型材的表面阳极氧化与耐热性能研究

对建筑用2024、6063和7075铝合金型材进行了阳极氧化表面改性和热处理,研究了电流密度、冰乙酸浓度和阳极氧化时间等工艺参数对热处理态表面膜层耐热性和显微硬度的影响,并分析了影响机理。结果表明,不同工艺参数下6063合金和7075合金表面氧化膜层的热开裂性能相当,且都高于2024合金表面氧化膜的热开裂性能;3种合金表面氧化膜的显微硬度从高至低依次为6063合金、7075合金和2024合金;显微硬度的差异与氧化膜的孔隙率和孔壁厚度有关。     

预氧化处理对钛合金抗高温氧化行为的影响

研究了预氧化处理对Ti06Al-4V合金在600℃空气中高温氧化行为的影响。利用XRD和SEM对氧化层表面形貌、相组成及氧化层断面组织结构进行分析。结果表明：预氧化处理的钛合金表面形成了较为致密的Al2O3和TiO2氧化膜，在氧化试验过程中，不仅改变合金的氧化机制，合金由高温氧化时氧向内部扩散为主转变为钛原子向外扩散为主，而且明显降低了合金的氧化速率，提高了氧化膜的粘附性和抗剥落能力。     

Ni-20Cr-Y_2O_3弥散氧化物微晶涂层及其高温氧化性能

采用高频电脉冲沉积技术在Ni 2 0Cr合金表面上沉积MGH75 4ODS合金 ,获得了Ni 2 0Cr Y2 O3 弥散氧化物微晶涂层。在 10 0 0℃空气中对Ni 2 0Cr合金及施加涂层的试样进行 10 0h的氧化实验。结果表明 ,微晶化和添加弥散氧化物 (Y2 O3)促进了铬发生选择氧化形成Cr2 O3 氧化膜 ,提高了合金的抗高温氧化性能和氧化膜的粘附性。用AFM ,SEM ,EDS和XRD分别对Ni 2 0Cr合金与Ni 2 0Cr Y2 O3 弥散氧化物微晶涂层的形貌、结构和成分进行了研究 ,讨论了弥散氧化物微晶涂层改善Ni 2 0Cr合金高温氧化性能的协同作用机理。     

混合稀土阻燃ZM5合金表面氧化膜再生能力研究

将ZM5-0.1%RE合金加热到800℃,当表面氧化膜形成后,冷却至室温,去除表面氧化膜,制成经过氧化的ZM5-0.1%RE合金,通过分析该合金的TGA曲线、恒温氧化动力学曲线以及表面氧化膜的XRD谱,对其表面氧化行为进行研究。结果表明:该合金具有良好的杭氧化性,氧化质量增加主要发生在400～700℃;该合金在600、700℃的氧化动力学曲线遵循抛物线规律,在合金表面生成了一层由(RE)2O3、MgO、Al2O3、Mg17Al12组成的厚度为4.0～5.5μm致密氧化膜,以抑制基体镁合金的进一步氧化;说明ZM5-0.1%RE合金表面氧化膜具有良好的再生能力。