硅添加量对Ni-5Al高温合金高温抗氧化性能的影响

采用粉末冶金技术制备了Ni-5Al-xSi(x=0,1.5,3.0,4.5,质量分数/%)高温合金,并分别在1 000,1 100℃恒温氧化100h,观察了合金表面氧化膜形貌,分析了其物相组成,研究了合金的高温抗氧化性能。结果表明:试验合金的高温抗氧化性能随着硅添加量的增加而提高,当硅质量分数达到3.0%以后,再增加硅对合金高温抗氧化性能的提高效果有限;未添加硅的合金表面氧化膜的主要成分是NiO,添加硅后氧化膜的组成除了NiO外,还有NiAl_2O_4和Al_2O_3,且氧化膜存在不同程度的剥落现象;当硅质量分数为4.5%时,试验合金的高温抗氧化性能最好。     

Y_2O_3含量对Ni-20Cr-5Al合金高温抗氧化性能的影响

将镍、铬、铝粉按比例混合后,再添加不同质量分数(0~5%)Y_2O_3粉作为弥散相,采用粉末冶金技术制备了Ni-20Cr-5Al-xY_2O_3(质量分数/%)氧化物弥散强化镍基高温合金,并在1 150℃下进行了100h恒温氧化试验,研究了Y_2O_3含量对其高温抗氧化性能的影响。结果表明:Y_2O_3质量分数为0~5%时,试验合金在长时间氧化后均具有较好的高温抗氧化性能;Y_2O_3的添加有利于试验合金表面氧化膜中Cr_2O_3的形成,但其质量分数为1%~5%时会同时降低氧化膜的致密性和附着性,从而降低合金的高温抗氧化性能。     

钼添加量对Ni-8Al高温合金高温抗氧化性能的影响

采用粉末冶金技术制备了Ni-8Al-xMo(x=0,5,10,15,质量分数/%)高温合金,在1 000℃恒温氧化100h后,观察了氧化膜的表面和截面形貌,分析了其物相组成,研究了合金的高温抗氧化性能。结果表明:添加钼的试验合金高温抗氧化性能比未添加钼的更好;试验合金表面的氧化产物均主要为Al_2O_3和NiO,并有少量的NiAl_2O_4和NiMoO_4;当钼质量分数达到10%后,试验合金表面的氧化膜出现不同程度的剥落现象;当钼质量分数为5%时,试验合金的高温抗氧化性能最好。     

锅炉管用Sanicro25奥氏体耐热钢在带压蒸汽中的氧化行为

在不同温度(650,700℃)和压力为27 MPa的蒸汽中对锅炉管用Sanicro25奥氏体耐热钢进行不同氧化时间(200,500,800,1 300,2 000h)的氧化试验,研究了试验钢表面及截面形貌、表面物相组成和氧化行为。结果表明:随着温度升高和氧化时间延长,试验钢表面氧化膜的厚度均增大,抗蒸汽氧化性能降低;在不同温度氧化2 000h后,试验钢表面氧化膜内层为(Ni,Fe)Cr_2O_4和Cr_2O_3,外层为Fe_3O_4,在700℃下内层和外层还分别含有Cr_(1.3)Fe_(0.7)O_3和(Ni,Fe)Cr_2O_4,试验钢表面均生成连续致密的氧化膜。     

混合稀土阻燃镁合金的表面氧化行为

为提高镁合金的阻燃性能,在ZM5镁合金中添加了质量分数为0.1%的混合稀土(RE);通过分析该合金的TGA曲线、DSC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了研究。结果表明:添加0.1%RE能显著提高ZM5合金的抗氧化性能,氧化开始温度由300℃提高到500℃,氧化增重主要发生在500～700℃区间;在该温度区间发生了三种氧化反应,生成的氧化膜主要由RE_2O_3、MgO、Al_2O_3、Mg_(17)Al_(12)等组成;该合金在700℃的氧化动力学曲线遵循抛物线规律,致密的氧化膜能有效阻止基体的进一步氧化。     

铬含量对Ni-10Al-xCr-0.6Y_2O_3合金高温抗氧化性能及室温力学性能的影响

利用粉末冶金方法制备了名义成分(质量分数/%)为Ni-10Al-xCr-0.6Y_2O_3(x=5,10,15,20)合金,研究了铬含量对烧结后合金物相组成、显微组织、高温抗氧化性能及室温力学性能的影响。结果表明:随着铬含量的增加,合金中的孔洞减少,相对密度增大,硬度和抗弯强度提高;当烧结温度为1 270℃、铬质量分数为20%时合金的性能最优,硬度和抗弯强度分别为352 HV和1 605 MPa;高含量铬促进了连续致密Al_2O_3保护膜的生成,从而降低了合金的氧化速率,提高了合金的高温抗氧化性能。     

预氧化温度对Ni-20Cr-5Al-0.2Y_2O_3合金抗高温循环氧化性能的影响

通过粉末冶金方法制备了Ni-20Cr-5Al和Ni-20Cr-5Al-0.2Y_2O_3(质量分数/%,下同)合金,将Ni-20Cr-5Al-0.2Y_2O_3合金在不同温度(500~1 100℃)进行预氧化处理,然后将未预氧化及预氧化合金在1 150℃下循环氧化15h,研究了Y_2O_3的添加和不同预氧化温度对合金抗高温循环氧化性能的影响。结果表明:添加0.2%Y_2O_3后提高了Ni-20Cr-5Al合金的抗高温循环氧化性能;预氧化可以有效提高Ni-20Cr-5Al-0.2Y_2O_3合金的抗高温循环氧化性能,其中预氧化温度为700℃的合金有最优的抗高温循环氧化性能,其原因是经过预氧化处理的合金表面形成了致密的保护性氧化膜,阻止了氧化的进一步进行。     

Haynes 282镍基合金在600～700℃超临界水中的氧化特性

在600~700℃、25 MPa超临界水中对Haynes 282镍基合金进行氧化,研究了不同温度和时间下合金的氧化动力学曲线以及氧化膜的表面形貌、微观结构和物相组成等。结果表明:Haynes 282合金的单位面积氧化质量增加随着温度的升高和时间的延长而增大;600℃时合金的氧化动力学曲线遵循抛物线规律,650,700℃时的氧化动力学曲线介于抛物线和直线规律之间;合金表面的氧化膜具有双层结构,外层为呈松散的多面体形状的微米尺寸氧化物颗粒,内层为由细小晶粒组成的致密氧化膜;600℃氧化后氧化膜内层主要为Cr_2O_3,外层则为TiO_2;650℃氧化后氧化膜外层由TiO_2与MnCr_2O_4组成,而内层由Cr_2O_3和少量的MnCr_2O_4组成;700℃氧化后氧化膜外层由NiCr_2O_4与MnCr_2O_4组成,而内层由Cr_2O_3和少量的MnCr_2O_4组成。     

电子束精炼Inconel718合金的高温氧化行为

对真空感应熔炼的Inconel718合金进行了电子束精炼,在900,1 000℃空气中对电子束精炼前后的合金进行了恒温氧化试验,对比分析了其高温氧化行为。结果表明:电子束精炼后,合金在900℃氧化120h后的平均氧化速率为0.366 20g·m~(-2)·h~(-1),低于精炼前的,氧化激活能为280.90kJ·mol~(-1),高于精炼前的;900℃和1 000℃氧化120h后,电子束精炼合金氧化膜的外层由Cr_2O_3和TiO_2组成,中间层主要含有Cr_2O_3以及少量的TiO_2和NiCr_2O_4尖晶石,内层主要含有Al_2O_3;电子束精炼合金中微量杂质元素的含量较低且均匀分布,晶粒尺寸较大,合金的抗氧化性能较好。     

ZM5-0.1%RE阻燃镁合金表面氧化膜的结构及阻燃机理

为提高镁合金的起燃温度,在ZM5镁合金中添加了质量分数为0.1%的混合稀土(RE),对该合金表面进行了EDS、SEM和XRD分析.结果表明:在高温熔炼时合金表面生成了一层由RE2O3、MgO、Al2O3、Mg17Al12组成的厚度为2.5～3.μm的致密氧化膜;氧化膜最外表面没有稀土,而在基体和最外表面层之间混合稀土含量很高,质量分数为26.39%;稀土比镁更易氧化,致密的氧化膜抑制了基体镁合金的进一步氧化.     

预氧化温度对Ni-15Cr-5Al-5Si合金抗高温循环氧化性能的影响

采用粉末冶金方法制备Ni-15Cr-5Al-5Si(质量分数/%)合金,经不同温度(500,700,900,1 100℃)预氧化处理后,在1 100℃进行了循环氧化试验,研究了预氧化温度对该合金抗高温(1 100℃)循环氧化性能的影响,并与未添加硅的Ni-15Cr-5Al合金进行了对比。结果表明:Ni-15Cr-5Al-5Si合金的抗高温循环氧化性能显著优于Ni-15Cr-5Al合金的;预氧化处理可以提高合金的抗高温循环氧化性能,随预氧化温度的升高,抗高温循环氧化性能提高,但提高效果不明显。     

Cr_2O_3催化氮化制备Si_3N_4/SiC耐火材料及其性能

以SiC粉和硅粉为原料,原位合成的Cr_2O_3为催化剂,采用催化氮化法制备了Si_3N_4/SiC耐火材料,研究了催化剂用量及氮化温度对耐火材料物相组成、微观形貌、物理性能和力学性能的影响。结果表明:当氮化温度为1 673K,Cr_2O_3含量(与硅粉质量之比,下同)为3%时,硅粉完全氮化,耐火材料主要由颗粒状SiC和晶须状α-Si_3N_4、β-Si_3N_4等组成;随着Cr_2O_3含量的增加,Si_3N_4晶须的数量增多,长度增大,耐火材料变得致密;随氮化温度的升高,耐火材料的抗折强度和耐压强度均增大,当氮化温度为1 673K、Cr_2O_3含量为3%时,抗折强度和耐压强度均最大,分别为34MPa和132MPa。     

纳米Cr_3C_2颗粒含量对等离子堆焊Co40合金层组织与性能的影响

采用等离子堆焊技术在Q890低碳钢表面制备了不同纳米Cr_3C_2颗粒含量(质量分数分别为0,20%,30%,40%)的Co40合金层,研究了纳米Cr_3C_2颗粒含量对该合金层组织与耐磨性的影响。结果表明:Co40合金层主要由发达柱状晶及其间的网状共晶组成;添加纳米Cr_3C_2颗粒后其组织发生细化,结晶方式由亚共晶结晶转变为过共晶结晶且合金层的硬度和耐磨性均得到了明显提高;当纳米Cr_3C_2颗粒为30%时,合金层的磨损质量损失最小,比未添加Cr_3C_2的减少了55.8%,磨损表面较平整,只存在轻微的犁沟,几乎没有剥落现象。     

稀土元素钇对Laves相NbCr_2合金在1100℃氧化行为的影响

采用机械合金化及热压烧结工艺制备了掺杂0.07%～1.35%(质量分数)稀土元素钇的Laves相NbCrz合金,研究了钇含量对NbCrz合金在1 100℃氧化行为的影响,并探讨了其作用机制.结果表明:只有添加适量的钇(0.07%～0.14%)才能降低NbCr2合金的氧化速率,提高NbCr2合金的抗氧化性能;NbCr2合金高温抗氧化性能的提高,主要是由于稀土元素钇增强了氧化膜与基体的结合性能.     

NiMoAlY合金的设计与抗氧化机制研究

针对含Cr的MCrAlY（M=Fe、Co、Ni）船用燃气轮机热端部件材料在潮湿海洋环境中与高腐蚀氯盐发生严重热腐蚀的问题,Mo有望替代Cr以提升材料的耐海洋环境热腐蚀性能及力学性能,但过量Mo易氧化形成挥发性金属氧化物从而破坏氧化膜的完整性。通过相图计算设计位于FCC_L12+BCC_B2+Ni5Y三相区的NiMoAlY及对照组NiCrAlY合金,探究微量Mo替换Cr对相组成和抗氧化性能的影响规律和作用机制。高温(750 ℃)氧化增重实验结果表明：添加少量Mo（原子分数0.5%）可促进BCC_B2相的形成,且加速其表面氧化物由θ-Al2O3向稳态α-Al2O3转变,有利于在长时服役中形成致密α-Al2O3氧化层,提升合金抗氧化性能;而添加原子分数2.5%的Mo则会使有序BCC_B2相转变为不利于抗氧化性能的BCC_A2相(富Mo)。结合理论计算和实验验证,可为具有特定结构及性能需求的材料成分设计提供有效指导。     

含二硫化钼镍铬基高温复合材料的高温氧化行为

采用粉末冶金方法制备了添加质量分数为6％二硫化钼的镍铬基复合材料;对其在800,900和950℃的高温氧化行为进行了研究,绘制了氧化动力学曲线;用扫描电镜对其氧化表面形貌和横截面组织进行了观察。结果表明：该镍铬基复合材料在800℃以及900℃氧化100h后,其氧化动力学符合抛物线规律,在材料表面生成了Cr2O3和NiCr2O4氧化膜,具有一定的抗氧化性能;在950℃氧化时,表面氧化膜出现剥落。     

铍对Al-34%Mg共晶合金高温氧化行为的影响

为提高铝镁合金的高温抗氧化性能,以合金化的方式在Al-34%Mg共晶合金中添加不同含量的铍元素,将所得合金分别于空气中在420℃进行准连续恒温氧化试验和从470℃到室温循环氧化试验,对其氧化行为进行了研究.结果表明:加入微量(≥0.01%)铍能提高共晶合金在固、液态时的高温抗氧化能力,并能改善氧化层的粘附性与自愈能力;含有BeO的氧化膜大大降低了合金表面氧化物的生长速度.     

DZ4合金渗铝-硅涂层1 100 ℃氧化时的元素扩散规律

以定向凝固镍基高温合金DZ4为基体,采用料浆法在合金表面制备铝-硅涂层;对该涂层试样进行1100℃抗高温氧化性能试验,并对氧化过程中各元素的分布进行了分析.结果表明:随氧化时间增加,涂层逐渐分为两层,外层为单一β-NiAl相,内层主要由β-NiAl相构成,层内分布着块状和颗粒状的碳化物;高温氧化过程中,硅元素不断向涂层内部扩散,并与基体合金中向外扩散的钼、钨元素结合形成富硅的M6C,并逐渐形成M6C隔层,阻碍镍与铝的互扩散,提高了涂层在高温下的抗氧化能力.     

Incoloy800H合金在高温纯水蒸气中的氧化行为

采用不连续称重法、X射线衍射及扫描电子显微镜等研究了Incoloy800H合金在750℃和850℃纯水蒸气中的氧化行为。结果表明:试验合金的氧化动力学近似遵循抛物线规律,温度升高后其氧化急剧加速;在750℃蒸汽中氧化后,试验合金表面形成以(Cr,Mn)_2O_3为主的氧化膜,其上分布着不连续呈突起状的Fe_3O_4,在氧化膜下方基体中的铬被内氧化为Cr_2O_3;在850℃蒸汽中氧化后,试验合金表面形成双层氧化膜,外层为薄的(Fe,Mn)_3O_4,内层为厚的(Cr,Mn)_2O_3,氧化膜下方基体中的铝沿晶界发生内氧化生成Al2O3。     

铌及铌合金的氧化行为

铌及铌硅化合物具有优良的力学性能，可替代现有的镍基合金超高温材料。通常，这类材料的高温抗氧化性能较差，铌在高于350℃时即发生剧烈氧化，而抗氧化性能较好的NbSi2在1000K附近也会出现“pest”现象。铌硅化物的氧化行为与钼(或钨)硅化物存在很大区别，其氧化产物无挥发性。通过增加硅的含量，或添加钛、铝、铬等元素，涂敷高温抗氧化涂层等，可有效提高铌及铌硅化合物的高温抗氧化能力。