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。     

Mar-M247高温合金900℃下的氧化行为研究

为探究燃气轮机用高温合金在服役环境中组织结构变化及其对合金氧化性能的影响,利用扫描电镜和能谱表征了MarM247镍基高温合金在900℃长时效后的显微组织,研究其在1000、3000、5000、8000h时效后的氧化性能。结果表明,时效1000h的氧化初期合金表面氧化物相变化较快,Al₂O₃氧化膜不完整,氧化膜增厚较快;随着氧化时间增加,富W氧化膜内生成大量孔洞和岛状不连续WO2,导致内层Al₂O₃膜界面发生剥落,外层氧化膜结构得到简化,内层Al₂O₃膜增厚且变得均匀;时效8000h后氧化层总厚度和内层Al₂O₃膜变化幅度明显减小,整个氧化膜结构趋于稳定。由于内层保护性Al₂O₃膜的增厚和结构均匀连续,使得合金的氧化性能提高。     

新型Cr18Ni31Al合金的高温抗氧化性

利用氧化增量法测得新型Cr18Ni31Al合金的不同温度下的高温氧化动力学曲线,使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对合金表面高温氧化膜的形貌及组成进行了分析和检测。结果表明,新型Cr18Ni31Al合金的高温氧化动力学曲线为Δm。700 ℃和800 ℃氧化后,氧化膜均由Fe₂O₃和NiCr₂O₄组成;900 ℃氧化后,氧化膜表面有尖晶石结构的Fe(Cr, Al)₂O₄氧化物生成。＝atⁿ     

Al含量对Fe-22Cr-25Ni含铝奥氏体耐热钢高温抗氧化性能的影响

以HR3C合金成分为基础,通过调控Cr、Ni含量和添加1.5%,2.5%和3.5% (质量分数) 的Al制备了Fe-22Cr-25Ni型含铝奥氏体耐热钢,并研究了合金的高温抗氧化性能。利用SEM、EDS和XRD对含铝奥氏体钢700、800和900 ℃氧化后的氧化膜组成、结构进行了表征。结果表明：22Cr-25Ni-2.5Al和22Cr-25Ni-3.5Al含铝奥氏体耐热钢在700和800 ℃下具有优异的抗高温氧化性能。氧化后表层形成了连续致密的Al₂O₃保护膜,提高了其高温抗氧化性能。3种耐热钢经900 ℃氧化时形成外层为Cr₂O₃和MnCr₂O₄的复合氧化层,且氧化层下存在Al₂O₃内氧化物和AlN析出相,不能对基体起到有效保护作用。     

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。     

拉晶速率对DZ417G合金高温氧化性能的影响北大核心CSCD

采用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)方法研究了拉晶速率对DZ417G合金γ'相和碳化物形态,以及对合金900℃下氧化行为的影响。结果表明,随着拉晶速率的增大,合金中γ'相细化,碳化物由细小颗粒变成棒状,合金900℃下100 h的氧化速率呈逐渐降低再升高的趋势。合金氧化层主要由3层组成,氧化外层主要为Ni、Co、Cr和V的氧化物,而在过渡层中富含Cr、Al元素,形成Cr、Al的氧化物,内层形成Ni的氧化物。当拉晶速率为7 mm/min时,合金的氧化速率最低,合金过渡层中致密的Cr、Al的氧化物层阻碍了氧的向内扩散,使合金具有良好的抗氧化性能。     

Fe-Cr-Al电热合金的高温氧化行为

对一种Fe-Cr-Al系电热合金0Cr25Al5进行了不同温度(950、1050、1150 ℃)的氧化质量增加试验。结果表明,合金试样在950 ℃下属于完全抗氧化级,在1050 ℃下属于抗氧化级,在1150 ℃下保温40 h以上时,由于Cr₂O₃的氧化挥发导致氧化膜出现空洞,大大降低了合金的抗氧化性能。XRD物相分析表明合金表面氧化膜主要由TiO₂、Al₂O₃和FeCr₂O₄组成。     

渗氮层对GH901合金在700℃下氧化行为的影响

采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等研究了GH901合金未渗氮试样和渗氮试样在700℃空气中的氧化行为。结果表明：未渗氮试样氧化动力学曲线遵循抛物线规律，渗氮试样符合直线规律。未渗氮试样基体表面由单一的Cr₂O₃和(Cr_0.88Ti_0.12)₂O₃氧化层组成，氧化层表面有少量TiO₂生成，氧化过程由氧向内扩散和Cr、Ti向外扩散控制。渗氮试样由于渗氮层CrN、TiN相的出现使得合金氧化机理发生转变，氧化速率显著增加，表面氧化层呈现3层结构：Fe₂O₃外层、NiFe₂O₄内层、Ti-Cr混合氧化物组成的内氧化区，氧化过程由氧向内扩散和Fe、Ni向外扩散控制。     

不同表面粗糙度镍铬铝合金的高温氧化行为

采用热重法并结合X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱仪等分析手段,研究在1000 ℃条件下Ni-10Cr-5Al (质量分数,%) 合金样品表面粗糙度对其氧化行为的影响。结果表明：经1000 ℃氧化215 h后,不同表面粗糙度的合金其氧化动力学均服从抛物线规律,并存在两个抛物线常数,氧化膜主要由Al₂O₃,NiCr₂O₄和NiAl₂O₄组成。随着表面粗糙度的增加,氧化增重越明显,同时氧化膜脱落越严重、氧化膜金属界面越起伏。其中,表面粗糙度对合金氧化的影响主要是在氧化前期阶段促进生成了尖晶石NiCr₂O₄和NiAl₂O₄氧化物。     

拉晶速率对DZ417G合金高温氧化性能的影响

采用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)方法研究了拉晶速率对DZ417G合金γ'相和碳化物形态,以及对合金900℃下氧化行为的影响。结果表明,随着拉晶速率的增大,合金中γ'相细化,碳化物由细小颗粒变成棒状,合金900℃下100 h的氧化速率呈逐渐降低再升高的趋势。合金氧化层主要由3层组成,氧化外层主要为Ni、Co、Cr和V的氧化物,而在过渡层中富含Cr、Al元素,形成Cr、Al的氧化物,内层形成Ni的氧化物。当拉晶速率为7 mm/min时,合金的氧化速率最低,合金过渡层中致密的Cr、Al的氧化物层阻碍了氧的向内扩散,使合金具有良好的抗氧化性能。     

铸造镍基合金K444在900℃空气中的长期氧化行为

用热重法研究镍基高温合金K444在900℃下氧化1000 h的动力学。结果表明,K444合金氧化动力学遵从抛物线规律,以x射线衍射、扫描电镜和能谱分析及电子探针成分分析测定氧化膜的组成,结果表明氧化膜由多层组成,外层为TiO₂,内层以Cr₂O₃为主还包括内氧化层和贫Υ′层。观察到沿晶界偏聚的碳化物氧化,提出了氧化饥制。     

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...     

309SMOD奥氏体耐热不锈钢的高温氧化行为

采用增重法分析了309SMOD奥氏体不锈钢板材在不同温度下的氧化行为,获得了该钢高温氧化的抛物线动力学曲线,利用SEM、EDS及XRD对氧化物的形貌和物相进行了分析。结果表明,800 ℃氧化物形貌为板状和块状,900 ℃、1000 ℃的氧化物主要为尖晶石颗粒。309SMOD奥氏体不锈钢表面由于高温氧化生成具有3层结构的混合氧化物膜,最外层结构为MnCr₂O₄和FeCr₂O₄,次外层结构的氧化物为Cr₂O₃,最内层结构的氧化物为SiO₂,这种结构的氧化膜使得309SMOD奥氏体不锈钢具有良好的抗高温氧化性能。     

DZ125合金表面Cr-Al-Y涂层抗高温氧化性能及摩擦性能

目的 提高DZ125合金的抗高温氧化性能和耐磨性。方法 采用包埋渗技术在DZ125合金表面制备Cr-Al-Y涂层,分析Cr-Al-Y涂层经高温氧化后的组织结构和相组成,对比研究涂层与基体的摩擦行为。结果Cr-Al-Y涂层具有多层组织结构,经高温氧化100 h后,涂层的平均质量损失量仅为0.85 mg/cm²。由于在高温氧化过程中Cr-Al-Y涂层形成了连续致密的Al₂O₃和Cr₂O₃氧化膜,随着氧化温度的升高,涂层表面的氧化速率增大,导致氧化产物剥落,并出现表面缺陷。Cr-Al-Y涂层的摩擦因数明显低于DZ125基体的摩擦因数,DZ125合金的摩擦因数约为0.45,Cr-Al-Y涂层的摩擦因数约为0.2。在摩擦过程中,DZ125合金发生了犁削磨损和磨粒磨损,涂层表面发生了磨粒磨损。结论 该涂层具有优异的抗高温氧化性能,连续致密的Al₂O₃氧化膜和Cr₂O₃氧化膜能够有效阻挡氧化性气氛与基体直...     

添加Ti对Fe22Cr5Al3Mo合金在500℃过热蒸汽中腐蚀行为的影响

利用真空非自耗电弧炉熔炼了3种Fe22Cr5Al3Mo-xTi （x=0、0.5、1.0,质量分数,%）合金,在静态高压釜中进行500℃、10.3 MPa过热蒸汽的腐蚀实验。采用XRD、OM、FIB/SEM、EDS和TEM观察分析腐蚀前后样品的显微组织、晶体结构和成分。结果表明,3种合金腐蚀不同时间形成的氧化膜均发生了分层现象,氧化膜外层均为Fe₂O₃,中间层均为hcp-Cr₂O₃,内层均为Al₂O₃;在靠近氧化膜和合金界面处的Al₂O₃膜中存在α-（Fe,Cr）。0Ti、0.5Ti和1.0Ti合金的Cr氧化膜厚度与氧化膜总厚度的比值（R）遵循R_0.5Ti>R_1.0Ti>R_0Ti,这说明与0Ti和1.0Ti相比0.5Ti合金的耐腐蚀性能最优。添加Ti可抑制合金中Cr₂₃C₆第二相的析出,降低合...     

K438铸造高温合金表面热浸镀铝涂层的抗氧化性能

针对K438镍基高温合金在高温条件下抗氧化性能不足的问题,采用热浸镀铝技术在其表面制备了铝化物涂层。经1000 ℃、1 h真空扩散退火处理后,对高温合金的热浸镀铝涂层开展了1000 ℃、250次的高温循环氧化试验,并采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等分析测试手段,对高温氧化后涂层截面组织进行了研究。结果表明,试验合金在1000 ℃、40次循环氧化后氧化增量曲线便开始下降,高温抗氧化性能较差,经1000 ℃、250次循环氧化后,形成了Al₂O₃、TiO₂、Cr₂O₃、NiO和尖晶石NiCr₂O₄、NiAl₂O₄等氧化产物。而热浸镀铝涂层经1000 ℃、40次循环氧化后,氧化增量变化较小,且经250次循环氧化后,氧化产物中未发现Cr₂O₃的存在,其高温抗氧化性能均较基体明显提高,其中热浸镀90 s的涂层高温抗氧化性能更好。     

Ti2AlNb合金不同温度下的高温氧化行为

研究了Ti₂AlNb合金在不同温度下的高温氧化行为。采用连续氧化增重的方法计算了合金氧化动力学规律;用XRD、SEM、EDS等手段研究氧化后的表面相结构和表面、截面形貌以及元素分布。结果表明,Ti₂AlNb合金在650 ℃和750 ℃下的连续氧化动力学曲线近似符合抛物线规律,而在850 ℃时符合直线规律。氧化层分层现象明显,且都未形成连续致密的Al₂O₃保护层。氧化产物主要为TiO₂,少量的Al₂O₃、Nb₂O₅,以及微量的AlNbO₄、Nb₂TiO₇、AlNb₂。氧化温度越高,分层越明显,富氧层越厚,危害性氧化物越多。     

TiAl合金表面热障涂层的高温抗氧化性能研究

利用大气等离子喷涂技术(APS)在TiAl合金基体表面制备TiAl₃/Al₂O₃-13TiO₂纳米热障涂层。采用SEM、EDS和XRD技术分析纳米热障涂层在氧化前后的微观组织及相组成,并对其在950℃下的抗氧化性能进行测试。结果表明,TiAl合金表面制备TiAl₃/Al₂O₃-13TiO₂纳米热障涂层后高温抗氧化性能显著提高,氧化动力学曲线呈对数变化规律,950℃高温氧化时,氧化速率常数为3.7×10^-3 mg²·cm⁴/s。在高温氧化过程中,TiAl₃粘结层与TiAl合金基体之间发生元素扩散,TiAl合金基体与粘结层之间界面消失。在陶瓷层与粘结层之间形成均匀连续的热生长氧化物层(TGO),在TiAl₃粘结层完全降解为TiAl₂相和三元Ti-Al-O化合物后,TGO对陶瓷层和粘结层仍...     

一种钴基耐磨材料的高温氧化行为研究

研究了NbC颗粒增强钴基耐磨材料在950～1050℃空气中的氧化行为。合金在950℃下属于抗氧化级，1000℃下属于次抗氧化级，1050℃下属于弱抗氧化级，氧化动力学曲线基本符合抛物线规律。合金表面形成由CoCr₂O₄、CoNb₂O₆、Cr₂O₃和Al₂O₃组成的混合氧化物层，基体中块状NbC的优先原位氧化行为造成氧化层厚度不均匀且疏松多孔。经过1050℃，100 h氧化后，氧化层下方基体中形成贫Cr层，导致氧化皮剥落后无法重新形成具有保护作用的连续氧化膜。     

Y2O3 对DZ125合金表面Cr-Al-Y渗层的组织结构及抗氧化性能影响

为进一步提高DZ125合金高温服役性能,通过扩散渗方法在其表面制备了稀土元素Y改性的Cr-Al共渗层,研究了Y₂O₃含量对渗层组织结构及抗高温氧化性能的影响。结果表明：不同条件下制备的Cr-Al-Y渗层均具有三层结构,由外向内依次为：Cr+Ni₃Cr₂外层,Ni₃Cr₂+Al₁₃Co₄中间层,以及Ni₃Al内层。当渗剂中Y₂O₃含量为0%～2%(质量分数,下同)时,渗层的厚度与密度显著增加;当稀土Y₂O₃的添加量过高时(5%),渗层的密度及厚度反而下降。1100℃高温氧化实验表明,Cr-Al-Y渗层显著提高了DZ125合金的抗高温氧化性能。