Nb对铸造双相耐热钢高温氧化的影响

为探究Nb对双相耐热钢高温抗氧化性能的影响规律,采用扫描电镜、能谱分析和XRD等分析测试手段研究了1 000和1 100℃下含Nb双相耐热钢高温氧化性能。结果表明,双相耐热钢氧化层结构为氧化外层(MnCr_2O_4)→氧化内层(Cr_2O_3)→Si的内氧化层;Nb的加入加速双相耐热钢的表层氧化膜生长,降低了其抗氧化性能;随着Nb含量的增加,表层基体内部形成富Nb相,促进Si的沿晶界氧化而抑制Si的界面氧化,Cr_2O_3层和Si的内氧化层厚度均增加。在对高温抗氧化性能要求高的情况下,本双相耐热钢中Nb的质量分数应控制在0.8%以下。     

料浆烧结法制备改性Si-Cr-Fe高温抗氧化涂层的研究

采用料浆法在铌合金表面制备了Ge改性的Si—Cr-Fe系高温抗氧化涂层，分析了涂层氧化前后的表面和截面形貌、组织成分、相的分布等。将两次加涂后的涂层与一次加涂后的涂层形貌、组织和抗氧化性能进行了对比。结果表明：C-103铌合金表面的Si—Cr-Fe料浆熔烧涂层中，主体层是较致密的复杂硅化物相（Cr，Fe，Ge，Nb）Si2；扩散过渡层是致密的（Cr，Fe，Ge，Nb）5Si3相和少量（Cr，Fe，Ge，Nb）Si2的混合物；二次熔烧的涂层比加涂一次的涂层系统表面组织较均匀、致密，具有更宽的过渡层，对提高涂层的高温抗氧化性能有利；过渡层可有效阻止裂纹的进一步扩展，从而提高涂层的高温抗氧化性能。     

ZG35Cr27Ni7Si耐热钢抗氧化研究

对ZG35Cr27Ni7Si耐热钢的金相组织、力学性能以及其1250℃下的抗氧化性能进行了分析和研究。结果表明：ZG35Cr27Ni7Si耐热钢铸态下的金相组织为奥氏体基体、一次碳化物和铁素体,具有较高的冲击韧性（带V口）和抗拉强度,在1250℃下的氧化膜分两层：外层为NiFe2O3膜,内层为Cr2O3／Mn3O4膜,具有较好的抗氧化性能。     

料浆烧结法制备改性Si-Cr-Ti高温抗氧化涂层的研究

采用料浆烧结法制备了C-103铌合金上的改性Si—Cr—Ti高温抗氧化涂层，在涂层料浆中添加活性元素Zr和稀土氧化物Y2O3。进行了1200℃静态抗氧化实验，室温-1200℃的热震实验，1200℃间断氧化增重实验。利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线(XRD)等分析研究了涂层的形貌、结构、元素分布、相分布等。结果表明：涂层由两层组成，其外层是涂层主体，由复杂的(Yb，Cr，Ti，Zr)Si2相组成；中间扩散过渡层为致密的NbSi2相和少量Nb5Si3相共存。加改性元素Zr和稀土氧化物Y2O3能增加涂层的致密度和扩散过渡层宽度，改善涂层体系的抗氧化性能。扩散形成的过渡层与基体、涂层主体层之间的界面平直；过渡层本身致密，且能有效阻止裂纹的进一步扩展和氧向基体的扩散。     

等离子表面Cr-Si合金化改善TiAl基合金高温抗氧化性能的研究

利用等离子表面合金化技术,在TiAl基合金表面实现了Cr-Si二元共渗。通过SEM、EDS、XRD检测合金渗层的形貌、合金元素含量与相结构,并研究了合金化处理对TiAl基合金高温抗氧化性能的改善效果。结果表明,合金渗层组成相为Cr3Si及Laves相TiCr2,过渡层物相主要为Al8Cr5与Al3Ti,合金层内Cr、Si元素含量呈梯度分布;经高温氧化后合金渗层表层形成致密CrO2,内层形成连续Al2O3阻隔层,其氧化动力学曲线呈典型的抛物线型。     

45钢热浸镀铝扩散退火后的结构与性能研究

采用X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDAX)对45钢热浸镀铝扩散退火后表层和渗层的组织结构进行了研究,结果表明,表层为Al2O3,过渡层为FeAl、Fe3Al化合物.采用失重法研究了45钢热浸镀铝扩散退火后的抗高温氧化性能和耐磨性研究,高温氧化试验结果表明,渗铝45钢的抗氧化性能和与1Cr18Ni9Ti不锈钢的抗氧化性相当,耐磨性优于调质处理的45钢.     

Nb-Ti-Al合金及其硅化物涂层的高温氧化行为

采用电子束和真空自耗电弧熔炼法制备Nb-40Ti-7Al(质量分数,%)合金,利用料浆熔烧法在合金表面制备Si-Cr-Ti涂层,研究在1 400℃下合金与涂层的氧化行为。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及电子探针微区分析(EPMA)研究基体与涂层氧化前后的组织形貌变化及成分分布。结果表明:Nb-40Ti-7Al合金在1 400℃氧化1～11 h后,氧化产物均主要为TiNb2O7、TiO2、Al2O3;氧化前,涂层主要由(Nb,Ti,Cr,Al)Si2主体层与(Ti,Nb,Al)5Si3过渡层组成,高温氧化后涂层表面形成含有Al2O3、TiO2的SiO2阻挡层;合金与涂层的氧化行为均遵循抛物线规律,合金在1 400℃氧化11 h的单位面积质量增量为161.98 mg/cm2,而涂覆涂层后单位面积质量增量降至9.56 mg/cm2,表明Si-Cr-Ti涂层具备良好的高温抗氧化性能。     

电弧离子镀电弧电流对铬涂层锆合金高温抗氧化性能的影响北大核心

采用电弧离子镀膜技术在Zr合金表面制备Cr涂层,研究电弧电流对Zr合金高温抗氧化性能的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对涂层的微观结构和物相组成进行表征,分析电弧电流对Cr涂层锆合金1200℃抗氧化性能的影响。结果表明,较高的电弧电流可以在单位时间内获得较厚的Cr涂层,电弧电流为80 A时,涂层表面最光滑,膜基结合性能最优。1200℃高温氧化后Cr涂层主要由Cr_(2)O_(3)、Cr和Cr-Zr组成,Cr涂层氧化后生成了致密的Cr_(2)O_(3)层,Cr_(2)O_(3)层可有效阻止O元素向Zr基体内部扩散。当电弧电流为80 A时,Zr基体上的Cr涂层对基体的保护性能最优。     

Nb元素对粉末冶金TiAl基合金高温氧化行为的影响

采用等离子旋转电极法制备Ti-47Al-2Cr-0.2Mo,Ti-50Al-2Nb-0.3W和Ti-45Al-7Nb-0.3W(元素含量均为原子分数,%)3种预合金粉末,再通过热等静压制备成块体合金,在950℃空气环境中进行合金的高温氧化实验,并利用扫描电镜(SEM)观察与分析合金氧化后的表面形貌以及截面的元素面分布,用X射线衍射(XRD)分析氧化膜的相组成,研究Nb元素及其含量对Ti Al基合金高温氧化行为的影响。结果表明:Nb元素的添加可提高粉末冶金Ti Al基合金的抗氧化性能,这3种合金中Ti-45Al-7Nb-0.3W合金的抗氧化性能最好,经过80 h氧化后质量增量仅为2.484 mg/cm2,为不含Nb合金的12.44%,并且氧化膜整体厚度最薄,最厚的地方氧化膜厚度约为8.3μm。该合金表面形成连续致密的Al2O3氧化层,氧化膜从外向内依次为TiO2层/Al2O3层/(Ti,Nb)O2层/富Al和Nb层。     

新型奥氏体耐热钢NH4的高温氧化性能研究

通过增重法研究了新型奥氏体耐热钢NH4在700、900℃和1 000℃空气中的抗高温氧化性能。结果表明,NH4钢在700、900℃和1 000℃时的平均氧化速率分别为:0.064 g/(m2.h)、0.083 g/(m2.h)和0.278 6g/(m2.h)。在700℃和900℃时的氧化层是由外层的Cr2O3和内层的SiO2、Al2O3组成,在1 000℃时是由Cr、Si和Al 3种元素的混合氧化物组成。     

新型高硅奥氏体耐热不锈钢TD305B的高温抗氧化性

采用增重法研究了高硅奥氏体耐热不锈钢TD305B(/%:0.05C、3.30Si、0.80Mn、19.50Cr、13.30Ni、0.05N)和传统耐热不锈钢SUS310S(/%:0.05C、0.60Si、0.80Mn、24.60Cr、19.10Ni、0.05N)在500～1 000℃空气中氧化性能,通过扫描电镜及能谱分析(EDS)对试样表面氧化膜的形貌进行了分析。结果发现,在700～1 000℃新型高硅耐热不锈钢TD305B较传统耐热不锈钢SUS310S抗氧化性好,主要是由于TD305B钢除了在高温时基体与氧容易形成FeO·Cr₂O₃和FeCr₂O₄、NiCr₂O₄等保护性氧化膜外,还由于含有一定量的硅,在距表面20μm处形成了一层SiO₂阻止了氧化的进一步加剧,使得TD305B钢具有良好的耐高温氧化性能。     

低铬钢水蒸气气氛下的氧化行为

 为探究低铬元素钢材在水蒸气条件下的氧化行为,针对5Cr和10Cr钢在水蒸气氛围下的氧化过程,采用热重分析仪(TGA)进行高温氧化试验。利用金相显微镜和XRD对试样氧化后的断面形貌和物相进行检验分析,研究了低铬含量钢在水蒸气氛围下表层氧化的机理。研究结果表明,由于基体表面氧化铁皮会因为水蒸气存在而产生孔洞和裂纹,成为了水蒸气向内扩散的有利通道。随着铬含量提高,其氧化规律由线性规律向抛物线规律转化的所需温度变得越高。试样氧化铁皮层由外氧化层和内氧化层组成,外氧化层主要为Fe₂O₃和Fe₃O₄,内氧化层含有大量铬氧化物。氧化温度在1 000 ℃以上时,两个试样增重接近,主要是钢中铬元素被氧化形成Cr₂(OH)₂和Cr(OH)₃,致使内层抗氧化性失效。     

过/再热器管道高温蒸汽氧化相图计算

 为了研究过/再热器管道内壁普遍存在与高温蒸汽反应导致的氧化现象,利用Thermo-Calc相图计算软件对几种钢质管材在不同环境下的氧化产物进行了理论分析。结果表明,对高温蒸汽环境的调控应该与管材材质相关联考虑;耐热钢材质的变化不改变氧化层的宏观结构,但可以改变氧化物组成;从T23、P91到TP347,氧化层中FeCr₂O₄致密氧化物质量分数增加,其抗氧化性能递增。德国新近研发的HiperFer17Cr5耐热钢,可以在较宽的氧分压范围内形成以FeCr₂O₄为主的致密氧化层,且通过添加钨、铌兼具更好的高温强度,具有较好的应用前景。     

Effect of solution treatment on structure of oxide scales for 2205 duplex stainless steel

The oxide scales of 2205 duplex stainless steel plates were studied at hot- rolled state and solid- solution state by SEM, XRD and EDS. The oxide scales on the surface of 2205 duplex stainless steel are composed of a variety of oxides, such as Fe2O3, Cr2O3, FeO??Cr2O3 and NiO??Fe2O3 with spinel structure. After the solution treatment, the oxide scales on the surface changed, in the meantime, the oxidation occurred in the stainless steel substrate. The content of Cr, Ni, Mo increased in the oxides contacting with the substrate, in addition, the distribution of Cr and Ni was more evenly in the oxide scales. The content of Si, Mo increased significantly in the contacting part with the substrate. The surface of the steel plate was formed by a certain outside- in hierarchical oxide phase of Fe, Mo, Ni, Cr and Si. The stability and complexity of the oxide film increased, so it was more difficult to be removed by acid pickling.     

06Cr25Ni20氧化铁皮演变及机制探讨

摘要：工业生产的06Cr25Ni20钢卷经过不同温度、不同时间氧化,通过SEM、XRD检测分析发现：在800～900℃/20h下,生成Cr2O3和MnCr2O4氧化层,随着氧化时间延长,在120h时形成最外面为MnCr2O4尖晶石结构,中间为Cr2O3,最里面为SiO2的3层氧化皮结构,在140h时,氧化层中间层大量Cr2O3生成MnCr2O4,氧化层中的MnCr2O4尺寸略有增加;温度和时间对06Cr25Ni20抗氧化性影响显著,在800℃氧化时,随时间的延长样品氧化速率变化很小,而当温度升高到1000℃时,样品其氧化速度迅速升高,在100h前其速率呈直线下降,100h后氧化速率趋于平缓,减小程度变小。现场结合氧化铁皮生成结构和氧化速率规律进行酸洗工艺调整,钢卷表面质量和生产效率得到极大的提高。     

铜含量对改良型T91钢高温氧化行为的影响

 为了研究铜元素对改良型T91钢抗高温氧化性能的影响,在650 ℃空气环境下,采用了高温氧化试验法和不连续称重法,获得了3种不同铜含量的高温氧化动力学曲线,并利用XRD、SEM、EDS对其高温氧化膜的物相、表面及截面形貌结构和特征进行了分析。结果表明,随着铜含量的增加,改良型T91耐热钢的抗高温氧化性能得到提高,表面氧化膜的晶粒增大,且更为均匀、致密;氧化膜为双层结构,外层为疏松多孔的Fe₂O₃“非保护性”氧化膜,内层则拥有连续致密的“保护性”氧化膜;铜元素在高温氧化过程中对铝、硅元素的扩散有一定的促进作用,可生成Al₂O₃和SiO₂保护性氧化膜,在与Cr₂O₃保护性氧化膜的共同作用下提高了试验钢的抗高温氧化性能。     

超级双相不锈钢00Cr25Ni7Mo3.5N表面原位氧化研究

 采用高温XRD技术研究了超级双相不锈钢00Cr25Ni7Mo3.5N表面原位氧化行为。对该钢种在空气条件下进行连续加热,选取一些温度点进行测试,研究了其表面氧化物的生长规律,并分析了第二相的析出行为。结果表明, 600 ℃以下表面组织均为α、γ两相结构。800 ℃时α相开始被氧化成α Fe2O3,900 ℃时α相被氧化成α Fe2O3和Fe3O4,继续加热至1000 ℃时α相全部氧化消失。即使温度升高到1100 ℃,γ相也没有被氧化。而在空气条件下,不同温度水淬样品内部的室温组织始终保持α、γ两相结构,并且随温度增加,α相比例逐渐增加。此外,加热过程中还发现表面与内部的σ相几乎同步产生和消失。     

00Cr25Ni22Mo2N奥氏体不锈钢的高温氧化行为

采用静态增重法研究了00Cr25Ni22Mo2N奥氏体不锈钢在不同温度下的循环氧化动力学曲线.结果表明,00Cr25Ni22Mo2N不锈钢在700℃时的氧化动力学曲线是一条平行于时间轴的直线,这说明其在该温度下氧化反应非常微弱;在800和900℃时的氧化动力学曲线遵循抛物线氧化规律,具有良好的抗氧化性能.利用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射对氧化膜的表面形貌、截面形貌和相组成进行研究,发现该钢在3个温度下都生成了致密和黏附性好的保护性氧化膜,700℃生成的氧化膜主要由Cr2O3和Fe2O3组成,氧化膜很薄;800℃生成的氧化膜由Cr2O3、Fe2O3和少量的NiCr2O4、FeCr2O4组成,氧化膜厚度增加;900℃生成的氧化膜由Cr2O3、Fe2O3和NiCr2O4组成,氧化膜厚度进一步增加.认为氧化膜组成和结构是00Cr25Ni22Mo2N不锈钢具有良好抗高温氧化性能的重要原因.     

含钼铁素体不锈钢的高温氧化行为

 采用增重法研究了排气系统用Type444铁素体不锈钢在1000℃空气中的高温抗氧化性能,并结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及辉光光谱(GDS)分析技术,对氧化膜的形貌和组成进行了分析。结果表明：Type444铁素体不锈钢在1000℃下连续氧化100h,氧化动力学曲线按照抛物线线型氧化规律变化,氧化激活能为(277. 5±10) kJ·mol-1,表面氧化膜由连续致密的Cr2O3组成,具有良好的高温抗氧化性能。铌和钼元素扩散至Fe2(Nb,Mo) Laves相,其氧化物颗粒会充当沉淀物从氧化膜表面逆扩散至基体和氧化膜界面处的孔洞里,从而降低了其在高温下的氧化速率,提高了抗高温氧化性能。