Ti-8.0Si-1.4Zr-xY_2O_3合金的热腐蚀性能

为了拓展钛硅合金材料在航空航天领域的应用,选用Ti、Si、Zr单质元素和纳米Y_2O_3粉末,采用"高能球磨-冷压成形-真空烧结"技术制备Ti-8.0Si-1.4Zr、Ti-8.0Si-1.4Zr-0.1Y_2O_3和Ti-8.0Si-1.4Zr-0.3Y_2O_3(质量分数,%)3种合金,在700℃的25%Na Cl+75%Na2SO4混合熔盐内进行30 h的热腐蚀试验,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)对表面腐蚀产物、表面形貌及横截面形貌进行分析,研究3种合金的抗热腐蚀性能。结果表明:3种配方试样烧结之后主要由Ti5Si3相、Ti(Si)固溶体及Ti(Si、Zr)固溶体组成,Zr与Y_2O_3都能促进Ti、Si单质间反应,合金化效果增强,大幅度提高其致密性,合金组织均匀;3种合金表面腐蚀层产物主要为金红石TiO_2与SiO_2氧化物相,Si与其氧化物SiO_2能有效避免Ti元素的酸性溶解,同时TiO_2氧化物的体积比PBR(1.95)大于1,氧化膜致密,一定程度上阻挡了熔盐的渗透腐蚀,提高了抗腐蚀性,其中Ti-8.0Si-1.4Zr-0.3Y_2O_3合金的抗腐蚀性能最好,其单位面积腐蚀增重(0.740 74 mg/cm2)比Ti-8.0Si-1.4Zr合金的(1.020 7 mg/cm~2)降低了约27.4%;Zr起到较好的固溶强化作用,而Y_2O_3起到弥散强化与细晶强化效果,随Y_2O_3含量升高,腐蚀层厚度减小,故添加0.3%Y_2O_3粉末能够有效提高合金的抗热腐蚀性能。     

碳对镍基高温合金AM3热腐蚀性能的影响

为了更充分地了解碳对镍基高温合金热腐蚀性能的影响,提高合金的耐热腐蚀性能,本文研究了不同碳含量镍基高温合金AM3在850℃条件下,经75%Na2SO4+25%NaCl饱和混合盐溶液热腐蚀5 h的行为。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等测试方法分析了合金热腐蚀后的组织形貌和腐蚀产物。研究表明,腐蚀5 h过程中,碳含量(质量分数)为0、0.045%、0.15%的合金持续增重,碳含量为0.085%的合金在2~4 h发生氧化膜与盐膜的碱性熔融,有失重现象存在。合金加入碳后,促使合金表层腐蚀层变薄且与基体结合力变好。含碳的镍基高温合金腐蚀层产物以氧化物为主,主要有NiO、TiO2、Al2O3、Cr2O3。碳含量(质量分数)为0.085%、0.15%的合金由于腐蚀层氧化物较薄,可检测到Al4CrNi15、Ni3Al相的存在。综合分析发现碳含量为0.085%时,合金耐热腐蚀性能达到最优。     

V2O5+Na2SO4熔盐作用下(Gd0.9Sc0.1)2Zr2O7/YSZ热障涂层的热腐蚀行为研究

为评估(Gd0.9Sc0.1)2Zr2O7涂层的耐熔盐腐蚀性能,用等离子喷涂法制备了(Gd0.9Sc0.1)2Zr2O7/YSZ,研究了该涂层在V2O5+Na2SO4熔盐中的热腐蚀行为,将腐蚀条件为涂覆熔盐的涂层在700～1 000℃热处理2 h和10 h.结果表明:(Gd0.9Sc0.1)2Zr2O7涂层与 V2O5+Na2SO4熔盐发生了明显的腐蚀反应,产物为GdVO4和t-ZrO2 2种,且腐蚀产物种类与热腐蚀温度和时间关系不大;但当腐蚀温度为700℃和800℃时,涂层表面有一定的Na2SO4残留.对腐蚀后涂层截面分析发现,涂层表面形成了反应层,该反应层可在一定程度上阻止熔盐渗透,但随着腐蚀温度的提升,形成反应层的能力变弱,涂层内可观察到较明显的熔盐痕迹;总体上来看,经700～1 000℃的熔盐腐蚀后,(Gd0.9Sc0.1)2Zr2O7/YSZ涂层依然能保持结构完整性.根据路易斯酸碱规则提出了熔盐与(Gd0.9Sc0.1)2Zr2O7的反应机理,阐明了涂层抗熔盐腐蚀的机制.     

硅酸镱环境障涂层抗熔盐腐蚀行为与机制研究

稀土硅酸盐环境障涂层(EBC)是应用于新一代高推重比航空发动机热端部件的重要材料, 但其在高温熔盐环境的腐蚀行为与机制尚不明晰。本工作采用真空等离子喷涂技术(VPS)制备了Yb₂SiO₅/Yb₂Si₂O₇/Si环境障涂层, 并研究了该涂层体系在900 ℃、Na₂SO₄+25% NaCl(质量分数)熔盐环境中的腐蚀行为与机制。研究发现, 所制备的Yb₂SiO₅/Yb₂Si₂O₇/Si涂层体系结构致密, 各层之间结合良好; 涂层体系腐蚀240 h, 熔盐组分渗透Yb₂SiO₅涂层, 在Yb₂Si₂O₇中间层发生富集。涂层中Yb₂SiO₅相具有良好的稳定性, Yb₂O₃第二相与熔盐发生反应, 且随腐蚀时间延长, Yb₂O₃含量减少。中间层Yb₂Si₂O₇相与熔盐反应生成磷灰石相NaYb₉Si₆O₂₆和钠硅酸盐, 并产生Cl₂和SO₂等挥发性物质, 从而影响服役寿命。硅黏结层中未发现熔盐渗透现象, 保持完整。该涂层体系具有良好的抗熔盐腐蚀性能。     

DD421单晶高温合金在无SOx气氛下的低温热腐蚀硫化行为

采用涂盐法研究表面涂覆有90％(质量分数,下同)Na2 SO4+10％NaCl混合盐(750℃熔融态)和纯Na2 SO4盐(750℃固态)的第二代镍基单晶高温合金DD421在750℃大气环境下(无SOx气氛)的热腐蚀行为.结果表明:在熔融混合盐腐蚀介质中,硫化反应主要由液相熔融盐侵蚀所导致.热腐蚀100 h后合金腐蚀产物主要为典型的简单氧化物(Al2 O3,Cr2 O3,TiO2)以及Ni/Cr/Ti的硫化物.而在纯Na2 SO4固态盐热腐蚀实验中,热腐蚀100 h后合金腐蚀产物与混合盐实验中的产物基本相同,但其腐蚀层厚度相对更薄,硫化物尺寸相对更大.结合热力学和微观组织分析,本研究明确了在无SOx气氛的腐蚀环境下合金元素能够与固态Na2 SO4盐发生硫化反应.     

AlSi扩散涂层的制备及其在模拟燃煤环境中的热腐蚀行为

随着燃煤电站运行温度提高,会对电站耐热部件金属材料T91产生严重的高温热腐蚀,降低其设计使用寿命,因此,亟待开发耐热钢T91耐热腐蚀涂层。采用电弧离子镀技术在耐热钢T91表面制备一层Al5%Si镀层,然后在550℃真空热处理40 h形成Al Si扩散涂层;研究了该Al Si扩散涂层在650℃和750℃空气中典型燃煤环境中75%Na2SO4+25%NaCl盐膜下的热腐蚀行为。结果表明:耐热钢T91发生了快速热腐蚀,表面腐蚀产物主要是Fe和Cr的混合氧化物,易于剥落而不具有高温防护性能;而当T91表面施加Al5Si扩散涂层后,热腐蚀速度明显降低,表面腐蚀产物主要富含Al2O3,其抗热腐蚀性能较优,具有较好的高温防护性能。     

新型Ni-Cr-Co基高温合金的热腐蚀行为

利用热重分析法研究了一种将用作超临界锅炉过热器管材料的新型Ni-Cr-Co基高温合金在空气中的热腐蚀行为，并利用X射线衍射和扫描电镜等实验手段详细分析了腐蚀产物和腐蚀机理．研究表明：合金表面涂覆Na2SO4后在850℃的腐蚀动力学行为遵循抛物线规律，而在950℃时因表面腐蚀产物的挥发偏离抛物线规律，抛物线速度常数逐渐降低；合金表面生成的腐蚀产物有Cr2O3、（NiCo）Cr2O4、TiO2和A1203，内析出物为Al2O3、TiO2和Cr与Ti的硫化物；合金表面涂覆Na2SO4在850℃和950℃发生了高温热腐蚀，其原因在于表面熔融态Na2SO4盐的存在使得表面形成的Cr2O3膜产生了碱性熔融．     

涂覆Na_2SO_4-25%NaCl盐膜的Super304H的热腐蚀行为

应用增重分析法研究涂有Na_2SO_4-25%NaCl盐膜的Super304H在650,750℃空气中的腐蚀动力学曲线,采用XRD,SEM(EDS)和EPMA对腐蚀产物、腐蚀截面形貌和元素分布进行分析。结果表明:涂覆Na_2SO_4-25%NaCl盐膜的合金在650,750℃的腐蚀动力学曲线均呈"抛物线"趋势;合金表面形成了含CuFe_2O_4的富Fe氧化物(外层)与富Cr_2O_3(内层)组成的双层氧化膜以及含有孔隙的贫Cr、富Ni的腐蚀影响区;提高腐蚀温度或延长腐蚀时间均可以导致氧化膜与基体分离甚至剥落,腐蚀影响区孔隙密度增大,裂纹向基体延伸。分析认为:腐蚀初期合金发生选择性氧化,形成多层氧化膜;复合盐的熔融破坏氧化膜的完整性,加速氧化、氯化以及硫化的交互作用,导致内硫化和内氧化。     

7020铝合金在Cl-环境下的应力腐蚀与局部腐蚀性能及其相关性分析

为进一步加深对铝合金在Cl-环境下腐蚀行为的认识,通过浸泡试验、金相分析、极化曲线测试、慢应变速率拉伸测试、扫描电镜、透射电镜观察等,研究腐蚀环境对7020铝合金的局部腐蚀和应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响,并对二者的相关性进行分析.结果 表明:7020铝合金在50℃下的3.5 ％NaCl溶液中浸泡24h,合金局部腐蚀敏感性很小;在3.5 ％NaCl+0.5 ％H2O2溶液中浸泡24h,合金局部腐蚀敏感性增大.在50℃条件下,与3.5％NaCl溶液比较,合金在3.5 ％NaCl+0.5 ％H2O2溶液中的应力腐蚀敏感性较小.由于外部环境差异,7020铝合金在Cl-浓度不变情况下,其局部腐蚀与应力腐蚀并没有特定相关性.     

几种合金在超临界水氧化苯酚中的腐蚀

使用连续式超临界水氧化装置，测定了三种不锈钢（1Cr18Ni9Ti,316,Sanicro28)和一种镍基合金（Ni825)在超临界条件（400－420℃，25MPa)下和亚临界条件（330－335℃,25MPa）下分解苯酚时的腐蚀失重，用光学显微镜和扫描电子显微镜观测腐蚀试样的显微形貌，用X射线能谱分析（EDAX）分析腐蚀后合金试样表面组成，结果表明，4种合金在超临界和亚临界水氧化条件下的均匀腐蚀速度很小，1Cr18Ni9Ti和316不锈钢有孔蚀倾向，Sanicro28和Ni825呈现较好的耐生，试验后的合金表面腐蚀层分外表层（腐蚀产物层）和内表层（除去腐蚀表层后的内氧化层），外表层的Fe含量比内表层高，内表层的Cr和Ni含量比外表层高。     

M38合金表面防护涂层的热腐蚀行为

通过粉末包埋渗的方法在M38高温合金表面制备了4种改性铝化物涂层：NiCr-CrAI、Al-Si、Al-Ti和Co-Al涂层,对比研究了4种涂层在900℃下的涂盐（25％NaCl＋75％Na2SO4质量分数）热腐蚀行为。结果表明,4种改性的铝化物涂层中Al-Ti涂层抗热腐蚀性最好,腐蚀产物连续、致密;Al-Si涂层与Al-Ti涂层抗热腐蚀性相当,但腐蚀表面有局部剥落现象、氧化较严重;Co-Al涂层和NiCr—CrAl涂层抗热腐蚀性能依次降低,其中Co-Al涂层裂纹较严重,NiCr-CrAl涂层氧化较严重。     

Oxidation and Hot Corrosion Behavior of a Composite Coating System

The oxidation and hot corrosion behavior of Co-Ni-Cr-Al-Ta-Y coating produced by magnetron sputtering with and without enamel coating has been investigated in air at 900℃ and in molten 75 wt pct NaCl 25 wt pct Na2SO4 at 850℃. The results show that the enamel coating possesses good hot corrosion resistance in the molten salts, in comparison with the sputtered Co-Ni-Cr-Al-Ta-Y coating. In the hot corrosion test, breakaway corrosion did not occur on the samples with enamel coating and the composition of enamel coating did not significantly change either. The oxidation resistance of the sputtered coating, which offers good adhesion, can be improved by the enamel coating.     

Protective Effect of the Sputtered TiAlCrAg Coating on the High-Temperature Oxidation and Hot Corrosion Resistance of Ti-Al-Nb Alloy

The effect of a sputtered Ti-48AI-8Cr-2Ag (at. pct) coating on the oxidation resistance of the cast Ti-46.5AI-5Nb (at. pct) alloy was investigated in air at 1000-1100℃. Hot corrosion in molten 75 wt pct Na2SO4+25 wt pct K2SO4 was investigated at 900℃. The scale on the cast TiAINb tends to spall in air, while the scale on coating is very adherent. The sputtered Ti-48AI-8Cr-2Ag coating remarkably improved high temperature oxidation resistance of the cast Ti-46.5AI-5Nb alloy because of the formation of an adherent Al2O3 scale. Due to the inward diffusion of Cr, Kirkendall voids were found at the coating/substrate interface. TiAICrAg coating provided excellent hot corrosion resistance for TiAINb alloy in molten 75 wt pct Na2SO4+25 wt pct K2S04 at 900℃ due to the formation of a continuous Al2O3 scale.     

Hot Corrosion of Iron in the Presence of Salt Mixture Deposit Containing NaCl and V_2O_5 at 600℃

Iron suffered low temperature hot corrosion (LTHC) in the presence of salt deposits of Na2SO4,Na2SO4 mixed with NaCl and Na2SO4 mixed with V2O5 in a combustion gas at 600℃. The additions of NaCl to Na2SO4 and of V2O5 to Na2SO4 changed the corrosion kinetics significantly and modified the scale structure markedly It is proposed that trivalent iron ions were more favored than divalent ions in the eutectic responsible for the occurrence of LTHC when NaCl was present, while the reaction between Na2SO4 mixed with V2O5 and the gas formed (Na2O)xV2O4(V2O5)6-x providing directly the liquid required by LTHC. The suphide formation in the inner FeO larer was related to the sites of the reduction step wher SO2 was released.     

分离靶多弧离子Nb—Al／Mo—Al合金薄膜及其腐蚀行业研究

本文采用分离靶多弧离子镀技术,通过改变基片负偏压和分离靶弧电流等参数,在310SS(stainlesssteel)基片上制备了多种成分的Nb     

微弧氧化及包埋渗铝法制备的复合涂层高温抗蚀性能

采用包埋渗铝技术在C103铌合金基体上制备Al/C103,通过微弧氧化(MAO)处理获得Al_2O_3陶瓷膜外层。利用X射线衍射仪(XRD)和配有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM),分析复合涂层高温腐蚀前后的成分和组织结构,并研究其高温氧化和热腐蚀行为与机理。结果表明:包埋渗铝处理的Al/C103经1000℃氧化10h后增重为6.98mg/cm^2,微弧氧化结合包埋渗铝制备的MAO/Al/C103增重为2.89mg/cm^2;氧化20h后,MAO/Al/C103增重为57.52mg/cm^2,高于Al/C103的28.08mg/cm^2。在900℃熔融混合盐(75%Na2SO4和25%NaCl,质量分数)中腐蚀50h后,Al/C103和MAO/Al/C103的增重分别为70.54,55.71mg/cm^2,表面生成了Al_2O_3和钙钛矿结构NaNbO3相;部分NaNbO3堵塞MAO微孔,阻碍熔盐向内扩散,MAO/Al/C103试样表现出较优的抗热腐蚀性。     

热处理对Ni-P合金镀层组织结构、显微硬度与耐蚀性能的影响

目前,有关热处理对Ni-P合金镀层组织结构与性能的影响研究不够深入。采用脉冲电沉积方法在Q235钢表面制备Ni-P合金镀层,并在200～500℃下进行热处理。利用X射线衍射仪分析镀层的相结构,用电化学极化曲线和扫描电子显微镜(SEM)对镀层在3.5%NaCl,10%HCl和10%H2SO4溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明,提高热处理温度,Ni3P相的析出速度增大,Ni-P合金镀层的晶化时间减少,达到最高硬度所需的热处理时间相应缩短,镀层经300℃和400℃热处理后的最高硬度分别达到862.8 HV2N和887.4HV2 N;Ni-P合金镀层热处理晶化后,其耐蚀性能显著降低,在3种腐蚀介质中均发生点蚀。     

AlSiY扩散涂层的高温氧化及热腐蚀行为

采用电弧离子镀技术和后续扩散处理,制备了AlSiY扩散涂层。同时研究了AlSiY扩散涂层在1000℃下的高温氧化行为和900℃下Na2SO4+NaCl混合盐中的热腐蚀行为。实验结果表明:AlSiY扩散涂层主要由β-NiAl相以及一些弥散分布的α-W、CoWSi相组成。氧化和腐蚀过程中涂层中β-NiAl相提供Al源在表面形成了连续致密的Al2O3膜,使涂层具有很好的抗高温氧化和抗热腐蚀能力。     

锅炉受热面复合陶瓷涂层的抗高温腐蚀性能

为寻找燃煤锅炉受热面高温腐蚀问题的解决方法,以过热器材料15CrMoG钢为研究对象,采用料浆法在其表面涂覆复合陶瓷涂层,并对涂层进行500℃高温烧结.分别测试了基材及涂层试样在SO2、H2S和硫酸盐环境下的抗高温腐蚀性能.结果表明:涂层表面不存在较大孔隙、裂纹等缺陷,涂层与基体之间具有较好的结合状态;涂层试样抗SO2、H2S和硫酸盐腐蚀性能优于基材15CrMoG钢,分别为基材的3.3,6.5,1.4倍;涂层经SO2及H2S气体腐蚀后,表面都生成了K2SO4颗粒,但由于涂层内部较为致密,阻止了S元素继续向内部扩散,因此涂层内部几乎没有K2SO4颗粒.     

Surface characteristics and electrochemical corrosion behavior of a pre-anodized microarc oxidation coating on titanium alloy

A porous bioactive titania coating on biomedical β titanium alloy was prepared by pre-anodization followed by micro arc oxidation technology. The effects of pre-anodization on the phase constituent, morphology and electrochemical corrosion behavior of the microarc oxidation coating were investigated. The results show that pre-anodization has less influence on the phase constituent and the surface morphology of the microarc oxidation coating, but improves the inner layer density of the microarc oxidation coating. The decrease of plasma discharge strength due to the presence of the pre-anodized oxide film contributes to the formation of the compact inner layer. The pre-anodized microarc oxidation coating effectively inhibits the penetration of the electrolyte in 0.9% NaCl solution and thus increases the corrosion resistance of the coated titanium alloy in physiological solution.