Fe-Y合金在600～800℃H_2-CO_2-H_2S中的腐蚀

研究了纯Fe、纯Y、Fe-15Y和Fe-30Y合金在600～800℃高硫压(10-3Pa)-低氧压(10-19Pa于600℃或10-15Pa于700℃和800℃)混合气中的腐蚀行为.Y在600℃和700℃发生加速腐蚀,但在800℃形成的腐蚀膜有保护性.加入Y能够降低合金的腐蚀速率,但在所有条件下,合金都形成FeS最外层膜、由两金属的化合物组成的中间层和由α-Fe和Y的硫氧化物的细微混合物所组成内硫化-氧化区.Fe似以相当高的速率穿过中间层形成FeS外层.在合金/氧化膜界面内侧不产生Y的贫化现象.从Y在Fe     

Cr和Y对Fe- Cr- Al合金在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中长期腐蚀行为的影响

Fe-Cr-Al合金因具有适中的热中子吸收截面、较好的抗辐照性能和优良的抗高温氧化性能等优点，成为事故容错燃料包壳的候选材料之一。熔炼制备了低Cr(Fe-12Cr-5Al、Fe-12Cr-5Al-0.01Y)和高Cr(Fe-20Cr-5Al、Fe-20Cr-5Al-0.01Y)的Fe-Cr-Al合金，采用静态高压釜研究了4种合金在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中长达2 000 h的腐蚀行为。采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜分析了合金和氧化膜的显微组织。结果表明：Cr含量的增加使合金晶粒细化，添加微量Y可以细化低Cr合金晶粒。在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中腐蚀时，提高Cr含量可以明显降低Fe-Cr-Al合金的腐蚀增重速率；添加质量分数0.01%的Y可适当降低低Cr合金的腐蚀增重速率，但对高Cr合金的腐蚀增重速率影响并不明显。低Cr合金腐蚀形成的氧化膜为3层结构，从外到内依次为Fe₃O₄、Fe-Cr-Al的尖晶石氧化物、富Fe的内氧化过渡区；高Cr合金的氧化膜为两层结构，由外层Fe₃O₄     

Al对Fe-20Cr-35Ni-0.6Nb合金显微组织和抗氧化性的影响

采用增量法研究了不同Al含量(0.5%、1.5%、2.5%,质量分数)的Fe-20Cr-35Ni-0.6Nb含Nb合金在1000 ℃空气条件下的抗氧化。采用SEM、EDS、TEM、拉曼光谱等手段研究了合金的显微组织和氧化膜特性。结果表明,3种含Nb合金组织为单相奥氏体,基体中存在少量弥散分布的NbC沉淀相,氧化前后沉淀相含量和晶粒大小保持不变。添加0.5%和1.5%的Al后,含Nb合金的表面形成多层结构的氧化膜,最外层和第三层为Cr₂O₃,次表层主要为NiCr₂O₄、NiFe₂O₄和Fe₂O₃,最内层为Al₂O₃内氧化层。基体中的NbC析出相和氧化膜中少量Nb的氧化物(Nb₂O₅)加剧了氧化膜的疏松。当Al含量增加到2.5%时,含Nb合金表面形成连续致密的Al₂O₃氧化膜,降低了Fe-20Cr-35Ni-0.6Nb合金的氧化速率,提高了抗氧化性。     

Fecralloy合金1 250 ℃空气中循环氧化表面氧化膜特征

研究了一种添加稀土元素Y的Fecralloy(Fe-22Cr-5Al-0.3Y)合金在1 250 ℃静态空气中的循环氧化行为,采用SEM, XRD及EDX分析技术研究了合金表面氧化膜的性质和特点。结果表明合金表面生成的氧化膜成分以α-Al2O3为主,合金表面粗糙度对Fecralloy合金表面氧化膜的完整性有重要的影响。讨论了合金表面氧化膜开裂和剥落的特点。     

Fe-Cr-Mn合金在湿润环境中的氧化行为研究

研究比较了Fe-13Cr-xMn(x=0.5,1,2) 系列合金在干燥和湿润空气中800 ℃下的氧化行为。结果表明,在干燥气氛中合金表现出良好的抗氧化性能,当Mn含量低于1%时有助于合金表面生成阻碍Cr挥发的 (Mn,Cr)₃O₄尖晶石相;而当Mn含量达到2%,合金表面则会产生Mn₂O₃,从而影响合金的抗高温氧化性能。在含水蒸气气氛中,合金发生了失稳态氧化,表面生成了大量氧化物,合金的氧化速率随Mn含量的增大而减小,主要原因是Mn含量增加导致膜层中形成 (Mn,Cr)₃O₄尖晶石相,从而有效阻碍了水气环境中Cr的挥发,尤其Fe-13Cr-2Mn合金在氧化初期12 h内并没有发生加速腐蚀,Fe-Cr-Mn合金的加速氧化是由表面氧化铬膜与水蒸气发生反应所致。通过SEM,XRD等分析手段深入探讨了合金加速氧化机制以及Mn效应。     

四元Fe-Cu-Ni-Al合金900℃下的恒温及循环氧化行为

研究了Fe-65Cu-15Ni-5Al和Fe-45Cu-15Ni-5Al两种四元合金在900℃的恒温和循环氧化行为。在恒温氧化条件下,Fe-65Cu-15Ni-5Al合金的氧化速率低于Fe-45Cu-15Ni-5Al合金的;Fe-65Cu-15Ni-5Al合金的氧化动力学前期符合抛物线规律,后期为线性规律,Fe-45Cu-15Ni-5Al合金的氧化动力学符合抛物线规律。然而,在循环氧化条件下,Fe-65Cu-15Ni-5Al合金的氧化速率却高于Fe-45Cu-15Ni-5Al合金的。两种合金在恒温及循环氧化条件下,最外层都形成了以CuO为主的厚氧化层,中间层由Fe、Ni和Al的氧化物以及它们之间形成的复合氧化物组成。除了Fe-65Cu-15Ni-5Al合金在恒温条件下不发生内氧化外,其余情况内层都有不连续的Al2O3层形成,Al_2O_3层内侧发生了Al的内氧化。由于在循环氧化条件下,内层的Al2O3层在应力作用下容易破裂,富铜的Fe-65Cu-15Ni-5Al合金腐蚀速率大大高于Fe-45Cu-15Ni-5Al合金的。但是在恒温氧化条件下,富铜的Fe-65Cu-15Ni-5Al合金α相中的Al含量已达到形成保护性外氧化膜所需的临界浓度,因而比Fe-45Cu-15Ni-5Al合金具有更好的抗高温氧化能力。     

Fecralloy合金1250℃空气中循环氧化表面氧化特征

研究了一种添加稀土元素Y的Fecralloy(Fe-22Cr-5AL-0.3Y）合金在1250℃静态空气中的循环氧化行为,采用SEM,XRD及EDX分析技术研究了合金表面氧化膜的性质和特点。结果表明合金表面生成的氧化膜成分以α－Al2O3为主,合金表面粗糙度对Fecralloy合金表面氧化膜的完整性有重要的影响。讨论了合金表面氧化膜开裂和剥落的特点。     

活性元素Y和Ce对Fe—25Cr—40Ni合金高温氧化的影响

用离子背散射和慢正电子束研究了活性元素Y和Ce对Fe-25Cr—40Ni合金在高温初期氧化动力学、氧化膜表层成份和微观缺陷结构的影响,实验结果表明了微量活性元素(≥0.05%)在高温氧化初期显著减少了合金的氧化速率,有效地促进了Cr_2O_3的生长,抑制了Fe和Ni氧化物的形成,改善了氧化膜的微观结构,活性元素结合进入氧化膜并在外层膜中(约几十nm)富集,活性元素Ce抗氧化机理不同于Y,Ce使合金氧化膜的空位缺陷显著降低,主要控制了阳离子沿晶格空位向外扩散,而含Y合金由氧化初期主要控制阳离子沿晶格扩散转变为主要控制阳离子沿晶界向外扩散。     

Fe-5Y-1Al和Fe-5Y-2Al合金在800℃空气中的氧化行为

研究了铸态Fe-5Y-1Al合金和Fe-5Y-2Al合金在800℃空气中的高温氧化行为.结果表明,两种三元合金动力学都近似遵守抛物线规律,Fe-5Y-1Al的抛物线速率常数比Fe-5Y-2Al的低2个数量级.Fe-5Y-1Al合金的氧化膜为尖晶石结构的复合氧化物FeAl2O4,很好的抑制了O的向内扩散和Fe的向外扩散,...     

晶粒细化对Fe-Cr、Ni-Cr合金氧化行为的影响

采用机械合金化法制备块体纳米晶Fe-20Cr、Ni-20Cr合金,并研究其在1000℃空气中的氧化行为.结果表明：由于晶粒细化,加快了Cr向合金表面的扩散速度,增加了活泼组元Cr氧化物的形核位置,降低了Fe-Cr、Ni-Cr合金形成单一连续Cr2O3氧化膜所需的临界Cr浓度,故机械合金化Fe-20Cr、Ni-20Cr合金氧化后形成了单一的Cr2O3外氧化膜,且氧化速率明显小于普通晶粒大小的熔炼Fe-20Cr、Ni-20Cr合金.      

Fe-Si合金在600℃不同气氛中的腐蚀

研究了Fe-5Si,Fe-9Si和Fe-13Si合金在600℃下H2-CO2和H2-CO2-H2S两种气氛中的腐蚀行为。结果表明:在两种气氛中,3种合金的腐蚀均遵循近似抛物线规律;并且合金在含S和不含S气氛中的抛物线速率常数数量级分别为10-8和10-10g2·cm-4·s-1。在H2-CO2气氛中合金氧化膜由Fe的氧化物外层、Fe与Si的混合氧化物内层及Si的内氧化区组成;在H2-CO2-H2S气氛中则由层状的FeS外层和FeS+SiO2混合内层组成。两种气氛中合金均没有生成连续的SiO2外氧化膜。气氛中S的加入使合金表面生成了大量的FeS,FeS中较高的离子缺陷浓度为Fe2+向外扩散提供了通道,从而明显增大了合金的腐蚀速率。Si氧化物的生成提高了Fe在两种气氛中的耐腐蚀性。     

Oxidation of Fe-xCr-10Al (x=0, 5, 10) Alloys at 900 ℃: A Novel Example of the Third Element Effect

通过研究Ee-10Al，Fe-15Cr-10Al和Fe-10Cr-10Al(原子分数，％)合金在900℃的氧化行为，分析了二元Fe-Al合金形成选择性氧化铝膜所需的临界铝浓度．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Al的内氧化的情况，提出合金中第三组元Cr的作用机制的新解释．     

稀土Y对Ti50Ni50形状记忆合金700℃下恒温氧化行为的影响

本文研究了添加Y对等原子比TiNi形状记忆合金显微组织和700℃恒温氧化行为的影响。结果表明加入稀土Y细化了TiNi合金的晶粒尺寸。Y含量为0.5和1%时Y的加入显著降低了Ti-Ni合金的氧化速率。然而当Y含量为5at%时,含Y的Ti-Ni合金的氧化速率增大     

氯化物盐膜下Fe-Si合金加速腐蚀行为的研究

研究比较了Fe-10Si和Fe-22Si两种合金在600~700℃于ZnCl2-KCl盐膜下的氧化行为。结果表明,无盐膜下Fe-22Si合金表现出良好的抗氧化性能,而Fe-10Si合金表面生成了具有双层结构的氧化层,外层主要为Fe的氧化物,内层为Fe和Si混合氧化物。而在盐膜下两种合金均发生了加速腐蚀,表面生成了疏松多孔的腐蚀产物,并出现内腐蚀,尤其是Fe-22Si合金表面保护性膜发生退化。合金的腐蚀速率随Si含量的增加而降低,Fe-Si合金的加速腐蚀主要是由于金属表面保护膜与氯化物沉积盐发生反应所致,通过热力学相图预测了可能发生的腐蚀反应,并探讨了加速腐蚀机制以及Si的效应。     

Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb-0.03Ge合金在400 ℃含氧过热蒸汽中的腐蚀行为

为了探究Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb-0.03Ge(质量分数,%)合金在400℃/10.3 MPa不同氧含量过热蒸汽中的腐蚀行为,将Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb-0.03Ge合金样品分别放入静态高压釜和动态高压釜中进行400℃/10.3 MPa的除氧、300×10^-9溶解氧(DO)和1000×10^-9 DO过热蒸汽腐蚀试验。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱等表征手段对合金和氧化膜的显微组织以及氧化膜中各元素的价态进行分析。结果表明,与除氧环境相比,Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb-0.03Ge合金在300×10^-9 DO和1000×10^-9 DO环境中的平均腐蚀速率分别增加了23.5%和29.4%,这说明DO会加速合金的腐蚀,且DO含量越高腐蚀加速作用越明显;DO不但促进了氧化膜中Fe、Cr、Sn和Ge等合金元素的氧化,还会加速O/M界面处Zr→ZrO_x→ZrO₂...     

镍基单晶高温合金N5及其纳米晶涂层在900℃下O2和O2+20%H2O气氛中的氧化行为

以镍基单晶高温合金N5为基体,采用磁控溅射技术在基体表面沉积与其成分相同的纳米晶涂层,并对比研究合金及其纳米晶涂层在900℃下O₂和O₂+20%(体积分数) H₂O气氛中的氧化行为。结果表明,水蒸气加快了合金和涂层的氧化速率,促进合金表面氧化膜的剥落,并且影响了氧化膜的组成和结构。在O₂和O₂+H₂O环境中,合金表面氧化膜都由外层NiO、中间层NiAl₂O₄和内层Al₂O₃组成;但在O₂+H₂O环境中,合金氧化速率较大,外层氧化膜发生剥落。纳米晶涂层显著提高了合金的抗高温氧化性能,在O₂气氛中表面形成Al₂O₃,而在O₂+H₂O气氛中表面氧化膜主要为NiAl₂O₄。同时,纳米...     

一种镍基单晶高温合金的恒温氧化行为

通过静态增重法对一种镍基单晶高温合金在900℃和1000℃的恒温氧化行为进行了测定,并利用X射线衍射和扫描电镜对氧化产物进行了分析。结果表明,该合金在900℃和1000℃均为完全抗氧化级,900℃的氧化速率明显低于1000℃的氧化速率。合金的氧化产物以(Ni,Co)O为主,并形成了较多的α-Al₂O₃ 和较少量的Cr₂O₃,同时形成了CrTaO₄及（Ni,Co）Al₂O₄和 Co(Al,Cr)₂O₄等尖晶石氧化物。氧化物呈层状分布,(Ni,Co)O在最外层,而Al₂O₃在内层。另外,在靠近α-Al₂O₃层的合金基体中出现了内氮化物。     

某燃气轮机燃烧室合金高温蒸汽氧化行为研究

采用蒸汽氧化实验与热力学理论计算研究了DD5,K447A,GH3230以及GH3536共计4种燃气轮机用典型高温合金在高温蒸汽中的氧化行为。在1000℃下含10%H₂O的空气中,合金GH3230和K447A氧化增重遵循抛物线氧化规律,合金DD5和GH3536出现失重情况。合金K447A与GH3230表面形成了Cr₂O₃和Al₂O₃为主的氧化产物,其中合金GH3230因Al含量较低而发生内氧化现象。DD5表面发生Al₂O₃氧化膜剥落,而GH3536出现氧化物挥发。结果表明,4种合金的抗蒸汽氧化性能排序为K447>GH3230>DD5>GH3536。     

稀土改性铸造Fe-24Cr-32Ni型耐热钢高温氧化行为的研究

通过增重法研究了稀土元素Y和Ce对Fe-24Cr-32Ni耐热钢高温氧化速率的影响。同时采用扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对耐热钢高温氧化层的结构和组成进行了分析。实验结果表明,在1 000℃温度下氧化100 h后,未添加稀土元素的试样单位面积氧化增重37.1 g/m²,添加0.18%Ce的试样增重量为34.5 g/m²,而添加0.20%Y的试样单位面积增重最小,仅为14.9 g/m²,说明稀土元素的加入有效提高耐热钢在1 000℃下的抗氧化性。通过对氧化膜的内部组成及结构分析可知,稀土元素可以促进氧化膜表面形成一层完整致密的尖晶石氧化物,促进氧化膜与基体界面处Si的内氧化物形成,增大氧化膜与基体的接触面积,提高氧化膜与基体的结合强度。     

氧化时间及铬含量对Fe-Cr钢高温氧化行为的影响

为了测定不同氧化时间以及铬含量对高温条件下钢材表面氧化铁皮组织和厚度的影响,将Fe-5Cr钢与Fe-10Cr钢在1000 ℃空气条件下氧化60~180 min,采用增重法绘制其氧化动力学曲线,并利用光学显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对氧化铁皮的断面形貌和物相进行研究。结果表明,两试验钢氧化初期为“气-固”反应,中后期为“气相-氧化铁皮-固相”反应。两试验钢氧化铁皮结构均由外氧化层、内氧化层和内氧化区域组成。当氧化时间为180 min时,Fe-10Cr钢检测到了内氧化物Cr₂O₃。空气中氧元素向内扩散与基体中铬元素发生反应生成内氧化物Cr₂O₃,再与氧化铁皮层中的FeO发生固相反应生成尖晶石结构产物FeCr₂O₄。随着氧化时间的增加,由于内氧化物Cr₂O₃不断受到内氧化层的包裹而转为外氧化,内外氧化的转变使得基体不断被腐蚀,氧化铁皮厚度不断增加。