TC18钛合金氧化色与力学性能关系研究

通过对TC18钛合金在100～1000℃温度范围内的氧化试验以及力学性能测试试验,研究了其氧化色变化规律,并探讨了氧化色与力学性能的关系。结果表明:经氧化处理后,TC18钛合金表面形成多种不同氧化色,且随氧化温度升高,合金表面颜色逐渐加深,合金力学性能均明显下降。合金表面氧化色与其力学性能存在一定的对应关系:当氧化色为浅绿色即加热温度为650℃时,材料力学性能已不满足TC18钛合金标准力学性能。     

TC18钛合金氧化色与力学性能关系研究

通过对TC18钛合金在100~1000 ℃温度范围内的氧化试验以及力学性能测试试验,研究了其氧化色变化规律,并探讨了氧化色与力学性能的关系。结果表明：经氧化处理后,TC18钛合金表面形成多种不同氧化色,且随氧化温度升高,合金表面颜色逐渐加深,合金力学性能均明显下降。合金表面氧化色与其力学性能存在一定的对应关系：当氧化色为浅绿色即加热温度为650 ℃时,材料力学性能已不满足TC18钛合金标准力学性能。     

钛及钛合金高温氧化行为研究

对工业纯钛TA2、TC4及Ti60合金分别在600、700、800℃进行氧化,得到氧化增重曲线。利用SEM、XRD等手段对氧化表面形貌、氧化产物构成及分布进行研究并分析了3种钛材在不同温度下的氧化机制。结果表明:随着温度升高,TA2、TC4以及Ti60三种钛材的抗氧化能力均有所下降,且抗氧化能力由强到弱依次为Ti60TA2TC4。工业纯钛TA2的氧化产物为TiO_2,TC4合金在600℃氧化产物为TiO_2,700、800℃为TiO_2/Al_2O_3,Ti60合金氧化产物为TiO_2/Al_2O_3。TA2和TC4钛合金在600℃时的氧化反应均受扩散过程控制,随温度升高(700、800℃),逐渐转变为界面反应控制。由于氧化产物组织结构疏松且Al_2O_3、TiO_2和基体由于热膨胀系数不同导致的应力,TC4合金氧化膜易剥落,抗氧化能力较差。Ti60合金在700、800℃的氧化反应也受扩散过程控制,Zr、Si及稀土元素的添加得到保护能力较强的致密氧化膜Al_2O_3,抗氧化能力较好。然而800℃时,富Sn、Nd相的析出诱导氧化膜剥离,抗氧化能力有所下降。     

微弧氧化对TC4钛合金高温抗氧化性能的影响

采用直流稳压电源,在Na2SiO3、Na3PO4电解液中对TC4钛合金表面进行微弧氧化处理,研究了微弧氧化对TC4钛合金高温抗氧化性能的影响.结果表明,经微弧氧化的TC4合金高温抗氧化性能明显优于TC4钛合金;在750℃循环氧化100h后,经300V电压微弧氧化60 min的TC4钛合金的氧化增重为7.8 mg/cm2,而未经微弧氧化处理的TC4钛合金氧化增重为30.51 mg/cm2;随着微弧氧化时间增长和电压的增大,微弧氧化TC4钛合金的高温抗氧化性能也增强.     

Ti60高温钛合金氧化行为研究

研究Ti60高温钛合金在600～750 ℃范围内的氧化行为.氧化增重试验及XRD、SEM分析结果表明,Ti60合金在600～750 ℃范围内氧化0～100 h条件下,由Wagner的氧化经验公式计算得氧化指数n在1～2之间,氧化激活能为256 kJ/mol,氧化符合线性-抛物线混合规律.在600 ℃氧化100 h及750 ℃氧化10 h,氧化产物为TiO2,经750 ℃、100 h长时间氧化后,表面有少量Al2O3生成,氧化物优先沿原始β晶界形核.氧除了会在试样表面形成氧化层外,还会向基体中扩散形成脆性富氧层,从而影响合金力学性能.随着氧化温度的升高和时间的延长,富氧层厚度增厚.     

GH4169合金表面氧化色变化行为研究

针对不同温度和时间加热后的GH4169合金试样表面氧化色变化行为进行分析,对试样表面氧化色图片的采集、描述方法进行探讨,并对试样硬度随加热时间的变化进行了研究。结果表明：400～850℃加热后的GH4169合金试样表面均有金属光泽,颜色变化较丰富且与加热温度和时间之间具有一定的对应关系;900～1200℃加热后的试样表面颜色差别不大,均无金属光泽并呈灰黑色;在加热时间相同的情况下,400～800℃加热后的试样硬度值差别不大,850～1200℃加热后,随加热温度的升高试样的硬度值下降较明显;根据试样实际情况,结合试样表面颜色、状态及硬度值的变化可以为判断其经历的温度环境提供可靠的判据,在试样表面具有金属光泽且硬度值差别不大时主要以表面颜色和状态为依据,试样表面无金属光泽且呈灰黑色时则以硬度值为主要判据;此外,采用规范的图片采集过程,利用设计印刷标准色谱对表面氧化色的定量分析和UV加膜印刷技术能够较好地描述合金表面颜色的变化及存在的微小差异。     

TC4钛合金表面Cr2AlC涂层的制备及高温氧化行为

目的为提高钛合金在高温条件下的服役性能,探索Cr_2AlC MAX相涂层对TC4钛合金高温氧化行为的影响。方法采用低温反应直流磁控溅射技术再经后续退火处理的方法,在TC4钛合金基体表面制备高纯度的Cr_2AlC MAX相涂层。利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜和能谱仪,分析了Cr_2AlC涂层试样和TC4钛合金经750℃静态空气恒温氧化前后的相结构、组织形貌和组分,并采用分析天平测定了TC4钛合金和Cr_2AlC涂层试样在750℃静态空气中氧化后的氧化动力学曲线。结果经750℃空气中氧化10 h后,TC4钛合金表面形成厚度达13μm的疏松团絮状TiO_2和Al_2O_3混合物氧化膜。而Cr_2AlC涂层表面能够形成以α-(Al,Cr)2O3为主的致密氧化膜,可有效阻止氧元素向内扩散。Cr_2AlC涂层试样在750℃空气中氧化90 h后的氧化增重仅为无涂层TC4钛合金在750℃空气中氧化10 h后的6.6%。结论 Cr_2AlC涂层具有优异的抗高温氧化性能,能够明显提高TC4钛合金的使用温度,使其氧化增重速率大幅降低。     

添加硫酸铜对 TC4 钛合金微弧氧化膜性能的影响

目的研究CuSO_4浓度和微弧氧化工艺参数(电压、氧化时间)对TC4钛合金微弧氧化膜颜色及性能的影响。方法在磷酸钠电解液中,对TC4钛合金进行微弧氧化处理,并添加CuSO_4获得不同颜色的陶瓷膜,对氧化膜的宏观形貌、微观形貌、物相结构以及硬度进行分析。结果添加CuSO_4能使陶瓷膜颜色变深,随着CuSO_4浓度升高,膜层由灰色逐渐变为红褐色。当CuSO_4质量浓度为0.5 g/L时,氧化膜表面均匀致密,显微硬度最高(627.1HV);当CuSO_4质量浓度为1.5 g/L时,氧化膜显微硬度最低(382.8HV)。随着电压升高,膜层颜色加深,色泽更均匀,但表面硬度下降。在400 V条件下制备的氧化膜硬度最低,但是色泽最均匀。随着氧化时间的延长,氧化膜厚度增加,颜色加深,色泽更为均匀,但是当氧化时间超过15 min后,氧化膜颜色变浅。结论 CuSO_4对微弧氧化膜的显色作用明显,其浓度及微弧氧化工艺参数(电压、氧化时间)均对涂层性能、色泽、致密性、厚度及相组成具有很大的影响。     

微弧氧化钛合金的电化学腐蚀行为

采用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备了多孔陶瓷层,研究了其在Hank′s模拟体液中的电化学腐蚀行为,利用SEM和XRD分析了其表面形貌和物相组成。结果表明,微弧氧化合金的自腐蚀电位升高约0.3V,提高了TC4钛合金在生物体液环境下的化学稳定性。在钛合金植入体电位范围内,微弧氧化处理可明显提高极化电阻,减少腐蚀电流1~2个数量级。随腐蚀时间的延长,TC4钛合金表面钝化膜逐渐发生腐蚀,而微弧氧化膜浸泡初期HA的形核及生长是电极反应中最活跃部分,2周后表面形成均匀的HA薄膜,表现出良好的抗电化学腐蚀性能。     

银镁合金内氧化的组织特征

采用真空感应熔炼制备含镁0.2%的银镁合金,冷加工成管材。在大气环境中对合金进行内氧化处理,研究不同氧化温度和时间的组织特征。结果表明,500℃处理后,合金组织为细小的等轴晶粒。大于700℃处理时,表面形成一层细晶区,内部晶粒显著长大,氧化界面向中心移动。内氧化温度小于600℃时,合金晶粒呈线性长大,趋势较平缓;大于600℃时,晶粒快速长大。随着温度升高,内氧化深度呈下抛物线增加。在800℃时,随着氧化时间增加,细晶区和内部晶粒没有明显变化,内氧化深度呈上抛物线增大。     

氧化时间对钛表面微弧氧化膜层的影响

采用恒电流微弧氧化技术,在钛表面制得含HA的TiO2陶瓷膜,考察了氧化时间对氧化膜微观形貌、膜厚、相结构及耐体液腐蚀性能的影响。结果表明,随氧化时间增长,膜层表面多孔形貌变化明显,膜层厚度呈先增后降的趋势。氧化时间延长,膜层相组成由金红石、锐钛矿为主变为以羟基磷灰石为主。模拟体液极化曲线分析表明,微弧氧化膜的钝化行为随氧化时间延长而优异,但氧化时间超过20 min后,增大氧化时间对钝化效果的影响不再明显。     

Oxidation of molybdenum-chromium-palladium alloys

Isothermal and cyclic oxidation studies have been carried out on (80–90) wt.% Mo-(8–17) wt.% Cr-(0.5–3) wt.% Pd alloys in atmospheres of both air and pure oxygen at temperatures between 1000 and 1250°C. The Pd additions decreased the oxidation rate with the most pronounced effect being observed for an alloy of 80 wt.% Mo-17 wt.% Cr-3 wt.% Pd. Palladium played a major role in providing the necessary oxidation protection by accelerating the formation of Cr₂O₃ layers at low Cr concentrations. Contrary to the behavior of most metals, an increase in oxidation resistance with increase in temperature was observed. Although the alloy systems were not truly oxidation resistant, definite improvement in oxidation resistance was achieved. The oxidation mechanism of Mo-Cr-Pd alloys is described.     

Oxidation of molybdenum-tungsten-chromium-silicon alloys

The oxidation kinetics of (50–60) wt.% Mo-(35–47) wt.% Cr-(2–5) wt.% Si and (30–40) wt.% Mo-(30–40) wt.% W-(27–37) wt.% Cr-(0–3) wt.% Si alloys were studied between 1000 and 1200°C in a pure oxygen atmosphere. The oxidation of Mo-W-Cr-Si alloys resembled that of Mo-Cr-Si alloys but was much more oxidation resistant. In general, oxidation resistance increased with increasing Cr and Si content. Alloys with good oxidation behavior had a thin outer Cr₂O₃ layer and an internal oxidation zone (in both Mo and Mo-W alloys). Alloys displaying poor oxidation behavior had a porous Cr₂O₃ layer (in Mo alloys) or layers of oxides of W and Cr (in Mo-W alloys). Although the alloy systems were not truly oxidation resistant, definite improvement in oxidation resistance was achieved.     

等离子喷涂NiCrCoAlY涂层氧化控制研究

利用等离子喷涂技术制备了NiCrCoAlY粒子和涂层,研究了等离子喷涂过程中NiCrCoAlY粒子的氧化行为以及屏蔽气体对NiCrCoAlY涂层抗高温氧化性能的影响。结果表明,粒子在飞行过程中存在对流氧化和扩散氧化两种氧化机制,对NiCrCoAlY粒子来说,在距喷嘴55 mm以内的射流中心处以对流氧化为主,在距离喷嘴55 mm以外将以扩散氧化为主;除飞行中的氧化外,粒子在喷涂过程中还发生形成涂层后的氧化,NiCrCoAlY粒子以飞行中的氧化为主;添加屏蔽气体能减少喷涂过程中涂层的氧化,提高涂层的抗高温氧化性能     

High-Temperature Oxidation Studies of Low-Nickel Austenitic Stainless Steel. Part II: Cyclic Oxidation

The cyclic-oxidation behavior of a low-nickel austenitic stainless steel (LNiSS) at 873 and 973 K has been investigated up to 500 cycles. A wide range of experimental techniques, including SEM, EDS, and XRD have been applied to examine the oxide scales. After cyclic oxidation at 873 and 973 K, the new LNiSS alloy showed good oxidation resistance. XRD and EDS analysis show that composition of oxide scales developed during cyclic oxidation at 873 and 973 K are the same. The oxide scales formed a cubic oxide-type M₂O₃ and a cubic spinel-type M₃O₄ adhered well to the substrate.     

钛合金表面微弧氧化膜及抗氧化性能的研究

利用微弧氧化技术，通过增加涂层致密性的方法及选择合适的放电电压，在钛合金表面制备出致密的、与基体结合优良的微弧氧化膜。微弧氧化膜分为3层：过渡层、致密层和疏松层。XRD分析表明，微弧氧化膜主要由Al2TiO5和Al2SiO5组成。在700℃循环氧化100h后，经微弧氧化处理的钛合金的氧化增重量为2．08mg／cm^2，低于未经微弧氧化处理的钛合金的增重量（20mg／cm^2），因而微弧氧化能有效地提高钛合金的抗高温氧化性能。     

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。     

TC4合金热氧化行为的研究

为提高钛合金的表面硬度和耐磨性能,采用表面改性热氧化技术在钛合金表面自生成陶瓷层。用金相显微镜及粗糙度测试仪研究了氧化膜的表面形貌,用显微硬度计分析了试样表面的硬度情况,电子探针研究了涂层成分沿断面分布的情况。结果表明：高温钛合金的氧化层由TiO2和其外表面的一薄层Al2O3所组成,使表面的硬度得到显著的提高。     

Internal Oxidation Thermodynamics and Isothermal Oxidation Behavior of AgSnO2 Electrical Contact Materials

研究了Ag-Sn合金内氧化热力学与恒温氧化行为。热力学计算结果表明,Ag-Sn合金内氧化在热力学上是可行的,并绘制了合金氧化热力学区位图。经氧化实验获得Ag-Sn合金恒温氧化行为曲线。Ag-Sn合金快速氧化的温度区间为550℃至800℃。随内氧化温度的升高,合金的氧化更为彻底并逐步趋于平稳。实验所得AgSnO2材料中,SnO2颗粒弥散分布于Ag基体中。在内氧化过程中,氧的扩散使合金内部发生氧化,并生成呈网状排布的氧化物。