YAG-ZrB2复相陶瓷在700～1300℃的氧化行为研究

通过分析YAG-ZrB2基复相陶瓷氧化前后的增重率、物相和显微结构,研究了YAG-ZrB2基复相陶瓷在700～1300℃的氧化行为,为提高高温陶瓷的高温性能奠定了基础.研究表明,在700～900℃氧化温度范围内,YAG-ZrB2复相陶瓷基本上不发生氧化反应;在900～1200℃氧化温度范围内,随着氧化温度的升高,增重率缓慢升高;在1200～1300℃氧化温度范围内,随着氧化温度的升高,增重率急剧增大.当氧化时间短于lh时,YAG-ZrB2复相陶瓷的增重率变化很快,而当氧化时间超过1h时,增重率变化较缓慢.     

D406A钢高温氧化行为及其微观组织演变规律

目的改善D406A超高强度钢在锻造过程中氧化行为和组织粗化的问题。方法研究不同温度和保温时间下D406A钢的尺寸变化、质量损失率和氧化速率,通过金相显微镜观察其组织的变化。结果 D406A钢在1110℃及以下温度加热时,试样的尺寸与质量损失率与保温时间基本呈线性关系;D406A钢的氧化速率在60 min内不断降低,60 min后随保温时间趋于平稳;加热温度在1110℃以下,保温时间60 min以内时,试样可以获得较为细小的奥氏体晶粒。结论根据实验结果,确定了D406A钢加热时氧化速率和保温时间的关系,同时总结了其组织演变规律,为实际生产过程提供了理论依据。     

TiC-TiB2复相陶瓷的氧化行为研究

对自蔓延高温合成法制备的TiC-TiB2复相陶瓷的氧化行为及机理进行了研究.结果表明:在低于1000℃范围内,随氧化温度和时间的增加,氧化增重符合抛物线规律;在600℃时,TiB2首先被氧化成TiO2,在1000℃时TiB2、TiC均被氧化成TiO2,表面形成致密的TiO2氧化膜,阻止内部继续发生氧化,这表明该材料具有较好的高温抗氧化能力.     

FeCrAl-ODS合金的高温水蒸气氧化行为

目前有关FeCrAl-ODS钢在高温水蒸汽下的氧化过程中氧化膜结构的演变少有分析研究.以FeCrAl-ODS合金为研究对象,采用XRD、SEM、EPMA、EDS等分析手段,在700～1100℃条件下开展了高温水蒸气氧化试验,从氧化动力学和氧化层结构形貌、物相、成分等方面研究了其高温水蒸气氧化行为.研究结果表明:在700～1100℃,FeCrAl-ODS合金高温水蒸气氧化动力学满足抛物线增重规律,抛物线速率常数Kp随温度增加而增大.高温水蒸气氧化96 h后,700℃时FeCrAl-ODS合金表面氧化层以Fe2O3为主;900℃时FeCrAl-ODS合金表面氧化层的外层以Fe2O3为主,内层以A12O3为主,氧化层比较疏松,不能很好地对基体起到保护作用;1100℃氧化过程中,在不同氧化时间段氧化层均为单层致密的Al2O3氧化层结构.     

铌硅化合物氧化行为的X射线衍射分析

利用原位X射线衍射技术，研究了Nb5Si3-66%NbSi2和NbSi2的中温氧化行为及氧化层物相结构。结果表明，随着含硅量增加，材料抗氧化能力加强，其中NbSi2氧化反应速度较慢。在氧分压较低情况下，NbSi2氧化后同时生成Nb2O5及NbO氧化物。     

帘线钢表面氧化优化工艺及控制机理研究

采用OM和SEM分析方法研究了帘线钢空气气氛下连续氧化行为以及高线精轧、吐丝温度对热轧盘条表面氧化铁皮厚度和相组成的影响,同时采用热模拟方法分析了FeO层发生先共析、共析转变生成Fe3O4的条件.实验结果表明,945℃是帘线钢快速氧化起点温度,随着温度升高,氧化速率急剧增加;而当温度降低到700℃时,氧化过程极其缓慢.控制700~945℃范围内的冷速是控制氧化铁皮厚度及相组成的关键工艺.高线生产控制精轧和吐丝温度在900~940℃,氧化铁皮厚度7~20μm,FeO质量分数为65%~80%,具有最佳除鳞性能.热模拟分析表明,400~500℃是FeO层发生共析转变的"鼻尖"温度,孕育期最短.提高400~500℃区间冷速可抑制FeO层发生共析转变,使机械除鳞率提高3%左右.     

AIN陶瓷氧化行为的研究

探索了AIN陶瓷在不同烧结气氛、湿气及不同温度下的氧化行为和机理.结果表明:湿气的存在显著地影响了AIN陶瓷的氧化行为,1225℃,AIN陶瓷在湿氮气、湿氮气:氧气=10:1及湿空气条件下的氧化遵循抛物线性规律,而干空气条件下遵循线性规律;空气中氧化时,AIN陶瓷的氧化曲线在1100～1300℃表现为线性,当温度超过1300℃时,氧化曲线表现出抛物线性的规律,其线性氧化过程的反应活化能为233kJ/mol.     

水蒸气温度和流量对T91钢氧化行为的影响

研究了高温水蒸气的温度和流量对T91钢氧化行为的影响,阐述了氧化层的组织结构与氧化动力学之间的关系。结果表明:水蒸气氧化过程分为线性的初始快速氧化阶段和之后的抛物线慢速氧化阶段及线性的慢速氧化阶段。当水蒸气温度较高、流量较小时出现慢速氧化阶段。初始快速氧化阶段的氧化速率随水蒸气温度的升高而增大,但水蒸气流量对初始快速氧化阶段的氧化速率影响很小。初始快速氧化阶段单位面积增重最大值随水蒸气流量的增大而线性增大,且随温度升高而增速加快。随着水蒸气温度和流量的增加,T91钢最外层氧化层的形态发生明显改变,导致抗高温氧化性能显著下降。     

9Cr-1Mo钢在含水蒸汽气氛中的氧化行为

研究了9Cr-1Mo(ASME T91)钢在(Ar 10%H_2O)气氛中600℃、650℃和700℃下的高温氧化行为.在恒温氧化10 h过程中,在600℃氧化遵从抛物线规律;而在650℃和700℃氧化则遵从分阶段抛物线规律,且后一阶段的速度常数高于前一阶段的;随着温度的升高,氧化速度明显增大;氧化激活能为157.2 kJ/mol.T91钢氧化时表面形成了多层结构的氧化膜,从外到内依次为Fe_2O_3、Fe_3O_4和(Fe,Cr)_3O_4;钢基体也发生了内氧化,内氧化物为FeO和Cr_2O_3.只有在700℃氧化时没有外层Fe_2O_3形成和内氧化发生.9Cr-1Mo钢氧化后冷却至室温后,氧化膜发生开裂或局部剥落.最外层Fe_2O_3与次外层Fe_3O_4间出现很大的裂隙,Fe_2O_3层容易剥落.同时探讨了9Cr-1Mo钢在含水蒸汽气氛中的氧化机制.     

SPHC带钢表面氧化皮结构及色差分析

针对SPHC带钢开卷后中部和边部颜色差异的问题,通过对现场取样分析,利用扫描电镜(SEM)对存在表面色差的SPHC热轧带钢表面的氧化皮形貌、厚度、微观结构进行分析,测量了氧化皮平均厚度和共析组织比例,对比不同卷取温度对氧化皮的影响,分析了热轧带钢色差形成主要原因。结果表明:热轧带钢横向不同位置的表面粗糙度不同;卷取温度560和670 ℃时,带钢宽度方向上的氧化皮厚度相近,说明色差与氧化皮厚度没有直接关系;带钢宽度方向氧化铁皮的Fe₃O₄厚度和氧化皮粗糙度差异导致光的漫反射不同,造成其视觉上颜色差异。生产中,提高层流冷却过程中带钢横向温度均匀性,适当增大卷取张力以减小钢卷层间缝隙,有效改善了带钢表面氧化铁皮颜色差异现象。     

层状ZrB2-SiC-G陶瓷在1300℃下的抗氧化性及其残余强度的研

采用流延-层叠-热压的方法制备了不同石墨界面层的层状ZrB₂-SiC-G超高温陶瓷, 研究其在1300℃下氧化0.5~10 h的氧化行为以及氧化时间对室温残余强度的影响, 观察了增重量随氧化时间的变化, 并对其物相和形貌进行了分析。结果表明, 石墨界面层中添加40vol% ZrB₂和10vol% SiC制备的层状ZrB₂-SiC-G超高温陶瓷, 室温弯曲强度为670 MPa, 断裂韧性为13.7 MPa·m^1/2, 氧化10 h后弯曲强度仍达429MPa, 断裂韧性仍达10.25 MPa·m^1/2, 优异的残余强度是由于表面形成了致密的SiO₂玻璃层而阻止了材料内部被氧化。     

Ti600钛合金的氧化行为

研究了Ti600钛合金在700-1000℃范围内的氧化行为.结果表明,Ti600的100 h氧化动力学近似遵循抛物线-直线规律,氧化激活能为224 kJ·mol-1.Ti600试样在700℃氧化100h后其表面形成了致密的氧化皮,而在高于700℃氧化100 h后氧化皮出现多层结构并开始剥落,氧化皮主要由金红石型TiO2...     

氧化物弥散强化高温合金抗氧化性能的研究进展

氧化物弥散强化商业高温合金因氧化物颗粒在基体中的弥散强化作用而具有较好的高温力学性能,如今被广泛应用于航空航天、能源、汽车等领域的高温部件。研究发现,氧化物颗粒的掺杂不仅可以使合金基体具有优异的高温强度,还可以显著提高基体的抗氧化性能。概述了氧化物颗粒种类、尺寸和含量对高温合金抗氧化性能的影响,从合金初期氧化行为、氧化膜生长速度、生长机制、粘附性能等角度重点关注不同性质氧化物(如活性元素氧化物和非活性元素氧化物)弥散质点在氧化过程中作用机理的异同,最后对未来的研究方向做出了展望。     

Yttrium implantation effect on 304L stainless steel high temperature oxidation at 1000°C

Scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectrometry (EDXS) and in situ X-ray diffraction techniques were carried out to observe the oxide scale evolutions of yttrium implanted and unimplanted commercial 304L stainless steels during and after their high temperature oxidation at 1000°C for 100 h. Our results clearly demonstrate that yttrium implantation promotes a faster oxide scale growth and the formation of a more uniform chromia layer due to a higher chromium selective oxidation compared to unimplanted 304L stainless steel. Moreover, the presence of yttrium also leads to the formation of an enriched silicon layer at the metal-oxide interface limiting the growth of iron-based oxides which were not detected (even during cooling) in the case of yttrium implanted samples. These results allow to understand the low weight gain of yttrium implanted 304L stainless steel observed by thermogravimetry and underline the beneficial effect of yttrium implantation on the 304L oxidation resistance at high temperature.     

发动机用TiAl表面双辉等离子制备W-Mo合金层及其高温氧化行为

目前采用双辉等离子表面合金化技术在TiAl合金表面制备W-Mo涂层的研究不多。通过SEM与XRD等测试手段,研究双辉等离子表面合金化技术在TiAl基体表面制得的W-Mo合金涂层在780℃温度下的氧化行为。研究结果表明:W-Mo改性合金在初期氧化阶段快速氧化增重,经过100 h氧化后,试样增重5.2 mg/cm2,有效改善了TiAl基体的高温抗氧化性能。W-Mo合金涂层对氧气扩散起到阻碍作用,使TiAl基体抗高温氧化性能获得显著提升。氧化处理后合金涂层表面未发生改变,形成了致密、均匀的氧化膜层。TiAl基体经100 h氧化后表面氧化膜主要是一种柱状晶结构,TiAl基体氧化产物包括金红石型TiO2以及刚玉2种成分。     

Oxidation behaviour and strength of B4C-30 wt% SiC composite materials

The oxidation behaviour and the effect of oxidation on the room-temperature flexural strength of B₄C-30 wt% SiC composite material were investigated. The weight changes of the samples exposed to air at temperatures between 500 and 1000 °C were continuously monitored with a microbalance. At temperatures below 800 °C, the weight change of the specimen was negligible. As the temperature was increased to 800 °C, parabolic weight gain was observed. The rate of the weight gain increased with exposure temperature. The oxidation product formed on the surface was found to be a crystalline boric oxide (B₂O₃) by X-ray analyses. The oxide layer was severely cracked due to the thermal expansion mismatch between the oxide layer and the substrate. However, the room-temperature flexural strength was increased when the samples were exposed at temperature between 700 and 900 °C, apparently due to the blunting of strength-limiting defects at the surface. When the temperature was higher than 1000 °C, a severe reduction in strength was observed. The reliability of the composite material was also improved significantly by such exposures.     

HP40Nb钢热浸镀Al-Si高温氧化行为及组织研究

为提高高温抗氧化性能,对HP40Nb钢进行了热浸镀Al-10%(质量分数)Si,并进行不同温度扩散处理,研究了不同扩散处理试样在1000℃条件下的高温氧化行为,通过SEM,EDS和XRD分析了经不同扩散处理后的渗层在高温氧化过程中的组织结构变化.结果表明:经800℃/4h扩散处理,渗层由内层(NiAl+ Cr3 Si)...     

Si-B-C陶瓷涂敷2D C/SiC复合材料的抗氧化性能

利用化学气相沉积(CVD)法制备了Si-B-C陶瓷涂敷改性的2D C/SiC复合材料, 研究了其在700～1200 ℃氧化10 h性能和结构的演变规律以及自愈合机制, 同时获得了Si-B-C涂层在不同温度氧化后的形貌、 组分和物相转变规律。结果表明: 涂敷在复合材料表面的Si-B-C陶瓷随温度的升高氧化加快, 但氧化程度较低, 不深于7 μm; 随温度的升高, 氧化形成的硅硼玻璃黏度降低, 挥发增强; 当温度达到1200 ℃时, 硅硼玻璃析出SiO₂晶体; Si-B-C陶瓷涂敷改性的C/SiC具有优良的抗氧化性能, 随氧化温度的升高, 复合材料失重率增加, 但在1200 ℃氧化10 h后失重率仅为0.47%; 此外材料在1000 ℃氧化后的强度保持率最高, 达到91.6%, Si-B-C陶瓷氧化形成的硅硼玻璃可以有效封填裂纹, 这是材料具有优良抗氧化性能的主要机制。     

Oxidation of silicon nitride sintered with ceria and alumina

Abstract

Sinter-hipped silicon nitride with additions of ceria and alumina has been subjected to oxidation for up to 72 h at various temperatures. Within the experimental temperature range (1250–1425°C), a parabolic weight gain was observed with an activation energy of 350 kJ mol^?1 for the process. On oxidation there formed an oxide scale whose morphology depended on temperature and cooling rate, and a subscale, at the interface between the substrate and the oxide scale, consisting of β3-Si₃MN₄ grains, a Ce-rich silicate glass, and Si₂N₂0. The morphology and phase content of the oxide products were characterised by X-ray diffractometry and electron microscopy. Detailed analyses by SEM showed that the oxide scales were not homogeneous, but exhibited several layers with important microstructural and compositional variations through their thickness.

MST/1107     

High-temperature oxidation behavior of modified 4Al alumina-forming austenitic steel: Effect of cold rolling

The oxidation behavior and mechanism of as-received and 30 % cold-rolled alumina-forming austenitic(AFA) steel were investigated in dry air at 700℃.The results show that the mass gain per unit area curves of as-received and 30 % cold-rolled steels subject to near-parabolic law before 100 h oxidation time.Two samples both show higher high-temperature oxidation resistance due to the formation of dense Al₂O₃ oxide scale.Gradual spallation of outer scale results in the formation of continuous and dense alumina scale.Dislocations can act as short-circuit diffusion channel for the diffusion of Al from alloy matrix to surface,and also provide nucleation sites for B2-NiAl phase,which ensure the continuous formation of Al₂O₃ scale.