溶胶-凝胶法制备Al_2O_3涂层及其对Ti6Al4V基合金的高温氧化防护性能

以Al(OC3H7)3(异丙醇铝)为原料,采用溶胶-凝胶法于Ti6Al4V基合金表面制备了不同厚度的Al2O3涂层。经SEM和XRD分析表明,涂层表面均匀、无裂纹,主要由非晶态Al2O3组成。研究了涂层对Ti6Al4V基合金等温(600℃和700℃)氧化行为的影响。结果表明,0.8μm厚涂层对合金的高温氧化防护性能最优。于700℃空气中等温氧化20 h,涂层样和空白样抛物线氧化速率常数分别为7.60×10-11、1.46×10-10g2/(cm4.s);涂层样氧化膜TiO2含量明显低于空白样;Al2O3涂层有效抑制了合金表面氧化膜的剥落和开裂;涂层样氧化膜厚度仅为空白样的1/2。     

Ni-Cr-Al合金在1000℃空气中的氧化

研究了两种不同Cr含量的常规熔炼Ni-Cr-Al合金在1000℃空气中的氧化行为.合金氧化动力学遵循抛物线规律,Ni-20Cr-2.5Al合金在1000℃的氧化增重略小于Ni-15Cr-2.5Al合金,二者的氧化增重都明显小于Ni-20Cr合金.Ni-20Cr-2.5Al合金1000℃氧化后形成了外层的Cr2O3及内层极薄的Al2O3型氧化膜,在Ni-Cr合金中加入Al,由于Cr、Al的相互作用,降低了形成Cr2O3和Al2O3外氧化膜所需的Cr或Al的临界含量,促进了保护性Al2O3或Cr2O3膜的生成.     

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。     

Ti对Fe-Cr-Ni-Al合金抗氧化性能的影响

采用增质(质量增加)法研究Ti对显微组织为γ-Ni+γ′-Ni3Al的Fe-Cr-Ni-Al镍基合金和显微组织为α-Fe+β-NiAl的Fe-Cr-Ni-Al铁基合金在900℃下的高温氧化行为的影响。利用扫描电镜、能谱仪以及X射线衍射对氧化物的形貌、成分和相组成进行分析。结果表明:Fe-Cr-Ni-Al合金在900℃下氧化的质量增加遵循抛物线规律;当Fe-Cr-Ni-Al镍基合金中加入Ti后,合金表面形成一定的保护性较差的TiO2,随Ti含量增加,TiO2增多,发生严重的内氧化,导致合金抗氧化性能变差;而Fe-Cr-Ni-Al铁基合金中加入适量Ti时,合金表面形成保护性良好的Al2O3氧化膜,且Ti在晶界偏析,生成的TiO2将连续的外氧化膜和基体钉扎在一起,增加氧化膜的附着力,从而改善合金的抗氧化性能。但随Ti含量提高,Ti的偏聚程度增加,晶界上形成较多的TiO2,导致一定程度的内氧化,使铁基合金的抗氧化性能降低。     

铝对HP40合金高温抗氧化性能的影响

 采用增重法研究了w(Al)=5%~10%的HP40合金在1 200 ℃×30 h空气中的抗氧化性能。结果表明,铝可显著提高合金的高温抗氧化性能,而且合金的高温抗氧化性能随铝含量增加而提高。1 200 ℃时,合金氧化增重与氧化时间的关系呈抛物线规律,氧化速率随氧化时间延长而逐渐下降。加入铝,改变了合金氧化膜层的物相组成和致密度,含铝合金的氧化层中含有Al2O3,而且Al2O3量随铝加入量增加而增多。     

镍基合金C276在超临界水中的腐蚀行为

研究镍基合金C276在550~650℃/25 MPa超临界水中的腐蚀特性.采用腐蚀增重、扫描电镜、能谱和X射线衍射方法分析材料的氧化动力学、氧化膜形貌、合金元素分布和组织结构.结果表明,C276合金在超临界水中以均匀腐蚀为主,其腐蚀增重服从抛物线生长规律.当温度由550℃升高到600℃时,材料的腐蚀增重大约升高到3倍;当温度进一步升高到650℃时,材料的腐蚀增重反而下降.C276合金表面氧化膜分层不明显,氧化膜的主要成分为（Ni,Fe）Cr₂O₄,同时其表层离散分布着大量的NiO氧化物颗粒.C276合金表面氧化膜的保护性能主要取决于氧化膜内Cr含量,Cr含量越高其结构越致密,从而保护性能也越好.      

一种高铪Ni_3Al基合金的抗氧化性能

开展了高铪(1. 5%Hf) Ni3Al基合金在1000℃、1100℃和1200℃氧化100h的实验,分析了氧化膜的形貌及形成机制。研究表明,高铪Ni3Al基合金直到1100℃仍可达到完全抗氧化级,氧化膜完整致密,氧化增重速率0. 03g/m2·h,氧化皮剥落量0. 52g/m2,较0. 5%Hf的Ni3Al基合金降低一倍; 1200℃时,氧化皮剥落量明显增多,抗氧化性能降至次抗氧化级。高铪Ni3Al基合金氧化后,形成了大面积具有保护作用的Hf O2和Al2O3氧化膜,随着氧化温度由1000℃逐渐升高至1100℃,氧化膜由以Hf O2为主,转变为以Al2O3为主;合金氧化过程中Hf O2优先形成,Al2O3以Hf O2为核心形核生长,铪含量的提高促进了Al2O3氧化膜的快速形成,抗氧化性能显著提高。     

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。     

TA15钛合金高温氧化行为

研究TA15钛合金在750~950℃,空气中氧化1~150 h的氧化动力学规律,采用SEM、XRD及EPMA测试技术分析该合金氧化层的显微组织形貌、相组成和复合结构,并对氧化膜的生成机理进行探讨。结果表明:合金在750、850和950℃温度下的氧化行为均符合抛物线规律,但在950℃以上随氧化温度的升高和保温时间的延长,氧化质量增加值持续升高,并远大于750℃和850℃时的氧化质量增加。750℃和850℃下氧化150 h后,合金氧化层结构为TiO2/Al2O3/TiO2/基体;950℃下氧化150 h后合金的氧化层结构为TiO2/Al2O3/TiO2/Al2O3/TiO2/Ti3Al/基体。     

高Al低密度钢的高温氧化行为

为观察Fe-Mn-Al-C系高Al低密度钢在高温下的抗氧化性能,采用氧化增重法测定了4种合金在950~1 100℃下的氧化动力学曲线。通过SEM观察氧化层形貌特征,利用线扫描能谱分析氧化后合金元素的变化,分析了28Mn-10Al合金氧化膜发生膨胀破裂的原因。结果表明,Al元素提高钢的抗氧化性,而Mn元素则降低Al的抗氧化性。抗氧化性较好的28Mn-12Al、20Mn-10Al合金表层未发现Fe的氧化,而氧化严重的28Mn-8Al合金氧化层Fe元素含量较高。28Mn-12Al合金抗氧化性最好,氧化膜的连续性及致密性优于其他3种合金,氧化物连续且晶粒细小,在氧化过程中具有一定的防护作用。     

Effect of Ce^＋ Ion Implantation upon Oxidation Resistance of Superalloy K38G

The addition of small quantities of reactive ele ments (RE) or other elements with high oxygen affini ty, usually in the order of 0 1%~0 2% mass frac tion, will result in a beneficial effect on the oxidationresistance to superalloys[1~4].A number of mechanisms have been proposed toexplain the beneficial effect of RE additions on theCr2O3 forming alloys, including physical blocking byRE ions or second phase particles at grain boundaries,pegging effect between the oxide and the …     

钛合金的高温抗氧化性及其影响因素分析

综述了影响钛合金高温抗氧化性的因素,主要包括钛合金的组织形态、合金化元素、热暴露温度及时间等,总结了改善钛合金高温抗氧化性的方法是:采用合适的合金化、发展钛铝基金属间化合物、对钛合金成品进行预氧化处理和表面改性处理等,以期在这些理论的指导下采用合理的方法对钛合金及其制品进行处理,从而减少或杜绝钛合金在高温条件下使用过程中因氧化作用而带来的隐患。     

铁 铬 铝合金中铬的第三组元作用

 研究了Fe 10Al、Fe 5Cr 10Al和Fe 10Cr 10Al合金在1 000 ℃的氧化行为，利用电子显微镜和俄歇电子谱分析了合金表面氧化膜的形貌及组成。讨论了三元Fe Cr Al合金形成保护性氧化膜的机理，对于不发生铝的内氧化情况提出了合金中第三组元铬的作用机制：在氧化初始阶段，铬与合金中其它两组元——铁和铝一起氧化形成各自的氧化物，铬在氧化膜内最大含量的位置处于铁和铝的最大含量位置之间；铬降低了氧化膜内的铁含量，提高了初期氧化膜的保护性，从而促进选择性氧化铝膜的形成。     

纳米晶Fe3Al材料的抗腐蚀性能和高温抗氧化性能

通过铝热反应熔化法制备纯纳米晶Fe3Al材料以及添加质量分数分别为10％Ni,10％Cr,10％ Mn,15％ Mo,5％ Cu和10％Cu合金元素的6种块体纳米晶Fe3Al材料;对含10％ Ni的纳米晶Fe3Al材料分别进行600 ℃、1000℃,8h的等温处理.采用质量损耗法测定不同纳米晶Fe3Al材料在质量分数为5％ H2SO4溶液中的均匀腐蚀速率;并研究各纳米晶Fe3Al材料在1200℃空气中的高温氧化性能.结果表明:添加15％Mo和添加10％Cu的纳米晶Fe3Al材料较纯纳米晶Fe3Al材料抗腐蚀性能提高明显;含10％ Ni的纳米晶Fe3Al材料经过600℃ 等温处理后的腐蚀速率略高于未等温处理的材料,而经1000℃等温处理后腐蚀速率明显下降;随着合金元素Ni、Mn、Cr、Cu的加入,纳米晶Fe3Al材料的氧化速度增大,抗氧化性能降低.     

钛及钛合金热氧化行为研究

对TA2纯钛和TA18钛合金试样在500～850℃温度范围内进行热氧化处理,采用静态增重法研究氧化速率,并采用XRD分析表层氧化物物相,探讨合金元素对热氧化动力学的影响机理。结果表明,TA2纯钛和TA18钛合金氧化增重都随温度提高而增大,在相同的热氧化温度和时间下,TA18钛合金的单位面积氧化增重曲线比TA2纯钛的平缓,增重比TA2纯钛慢;TA18钛合金的抛物线速率常数比TA2纯钛小,即TAl8钛合金的抗氧化性比TA2纯钛更好。TA2纯钛在600℃和700℃氧化的抛物线速率常数分别为1．24774×10、6．75902×10-2mg2·cm-4·h-1;TA18钛合金在600℃和700℃氧化的抛物线速率常数分别为7．853×10、3．66128×10-2mg2·cm-4·h-1。TA18钛合金抗氧化性比TA2纯钛更好的原因是：TA18钛合金氧化层由TiO2和A12O3组成,TA2纯钛氧化层完全由TiO2组成,A12O3比TiO2更致密,具有更好的阻挡氧向内层渗透的作用。     

Rare earth application for heat-resisting alloys

High-temperature oxidation resistance of Al2O3-and Cr2O3-forming heat-resisting alloys with rare earths(yttrium-implanted FeCrAl,-added FeCrAl,-added FeCrAlPt alloys,Y2O3-or CeO2-coated NiCrSi,yttrium-or lutetium-added NiCr and NiCrSi) was studied in oxygen at high temperatures,by mass gain measurements,mass change measurements,amount of spalled oxide,observation of surface appearance,X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM),electron probe X-ray microanalysis(EPMA) and transmission electron microscopy(TEM).After oxidation at 1573 K for 18 ks in oxygen,oxide scale on FeCrAl alloy spalled from the entire surface,however,yttrium-implanted FeCrAl alloys showed good oxide adherence.After oxidation at 1473 K for 18 ks in oxygen,mass gain of FeCrAlY alloys decreased with increasing yttrium of up to 0.1 wt.% follwed by an increase with the yttrium content,and the mass gain of FeCrAl0.005Pt0.05Y alloy with appropriate additions of platinum and yttrium was lower than that of FeCrAl0.1Y alloy.Yttrium-added FeCrAl alloys showed good oxide adherence.TEM analysis revealed that the alumina/alloy interface of FeCrAl0.005Pt0.05Y alloy showed good coherency.The scale surface of FeCrAl alloy was rough,however,those of FeCrAlY and FeCrAlPtY alloys were smooth.Cyclic oxidation of NiCrSi,Y2O3-or CeO2-coated NiCrSi alloys was studied up to 10 cycles(1 cycle:300 s) at 1523 K in oxygen.Mass change of NiCrSi alloy increased up to 3 cycles and then decreased up to 10 cycles because of oxide spallation during cooling.On the other hand,mass change of Y2O3-or CeO2-coated NiCrSi alloy increased up to 10 cycles,and these alloys showed good oxide adherence.Granular Cr2O3 particles on Y2O3-coated NiCrSi alloy were in size smaller than these on CeO2-coated NiCrSi alloy.This result suggested that oxidation rate of Y2O3-coated NiCrSi alloy was lower than that of CeO2-coated NiCrSi alloy.After oxidation at 1473 and 1573 K for 18 ks in oxygen,mass gain of yttrium-or lutetium-added NiCr and NiCrSi alloys decreased.Oxide scales on NiCrS     

Investigation of Pt-Dy co-doping effects on isothermal oxidation behavior of （Co,Ni）-based alloy

A Co32Ni21Cr8Al0.6Y (wt.%) alloy with and without doping 3 wt.% platinum, or co-doping 3 wt.% platinum and 0.1 wt.% dysprosium was produced by arc melting. The hardness of both base alloy and composition-modified alloy was measured by using a Vickers hardness tester. Isothermal oxidation tests at 1000 ℃ in static air atmosphere were conducted to assess the isothermal oxidation behavior of the alloys. The microstructure and composition of the tested alloys before and after oxidation were investigated by means of X-ray diffraction (XRD), field emission-scanning electron microscopy (FE-SEM) equipped with energy dispersive spectroscopy (EDS) and back scatter detector. Results showed that platinum had significant influence on microstructure of the tested alloy by the formation of β-(Ni,Pt)Al phase. Addition of 3 wt.% platinum could slightly increase the hardness of the tested alloy. Platinum accelerated phase transformation of alumina from metastable θ-Al 2 O 3 to stable α-Al 2 O 3 and suppressed the consumption of β-phase. Co-doping both 3 wt.% platinum and 0.1 wt.% dysprosium induced the fastest transformation of θto αalumina and the formation of a fine-grained oxide scales. The most effective reduction of oxidation rate was achieved by the Pt-Dy co-doping effects.     

铝对铁素体耐热不锈钢高温氧化行为的影响

 为了探究不同铝含量对X10CrAlSi18铁素体耐热不锈钢高温氧化行为的影响,采用恒温氧化方法对0.63%Al 和1.06%Al(质量分数)两组钢在700 ℃空气下进行高温氧化研究,测定和计算了氧化增重和平均氧化速率,观察分析了氧化形貌与氧化物相组成。结果表明,两组钢均达到了完全抗氧化级别,但1.06%Al钢的氧化增重和氧化速率均小于0.63%Al钢,表现出较好的抗高温氧化性;两组钢氧化膜均由3层组成,内层为Al₂O₃和SiO₂,中间层为Cr₂O₃和Fe₂O₃,外层则为MnCr₂O₄和FeMn₂O₄;随着铝含量的增加,氧化膜较为连续、致密,且与基体之间附着性较好,同时内氧化明显减少。