Nb对铸造双相耐热钢高温氧化的影响

为探究Nb对双相耐热钢高温抗氧化性能的影响规律,采用扫描电镜、能谱分析和XRD等分析测试手段研究了1 000和1 100℃下含Nb双相耐热钢高温氧化性能。结果表明,双相耐热钢氧化层结构为氧化外层(MnCr_2O_4)→氧化内层(Cr_2O_3)→Si的内氧化层;Nb的加入加速双相耐热钢的表层氧化膜生长,降低了其抗氧化性能;随着Nb含量的增加,表层基体内部形成富Nb相,促进Si的沿晶界氧化而抑制Si的界面氧化,Cr_2O_3层和Si的内氧化层厚度均增加。在对高温抗氧化性能要求高的情况下,本双相耐热钢中Nb的质量分数应控制在0.8%以下。     

Ti-8Si-1.4Zr-xY_2O_3合金高温氧化行为的研究

采用"机械合金化-冷压成形-真空烧结"技术制备了Ti-8Si-1.4Zr,Ti-8Si-1.4Zr-0.1Y_2O_3和Ti-8Si-1.4Zr-0.3Y_2O_33种合金(%,质量分数),利用扫描电镜(SEM)及能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对烧结和氧化试样的表面及横截面形貌、物相组成进行分析,并对比了3种合金在700,800和900℃高温下的抗氧化性能来研究氧化机制。结果表明:添加Y_2O_3能显著提高Ti-8Si-1.4Zr合金的抗氧化性能,减小氧化层厚度,随氧化温度升高氧化膜逐渐增厚,氧化产物尺寸增大,呈朝棱柱状形态生长趋势。700℃下,所有合金都达到完全抗氧化等级,但添加Y_2O_3后平均氧化速度大幅降低,抗氧化性提升;800℃下,仅有Ti-8Si-1.4Zr-0.1Y_2O_3配方合金达完全抗氧化等级;900℃下,所有配方合金都在抗氧化等级以内。各配方合金氧化膜组成稍有不同,但氧化膜基本上由表面TiO_2氧化层、TiO_2与SiO_2构成的复合氧化层构成,其中各氧化层中可能还包含部分TiO,Ti_2O_3和Ti_3O_5等低价态钛的氧化物以及少量ZrO_2或(Ti,Zr)O_2相氧化物。     

稀土Y对Ni-Fe-Co-Cu合金微观组织和高温氧化性能的影响

研究了稀土Y对45Ni-40Fe-8Co-7Cu合金微观组织和850℃高温氧化性能的影响。结果表明,45Ni-40Fe-8Co-7Cu合金在850℃,0.101 MPa氧分压下氧化形成以Fe_2O_3和(Ni/Co)Fe_2O_4为主的混合氧化物膜层,合金氧化遵循抛物线规律,抛物线速率常数为1.83×10~(-10)g~2·cm~(-4)·s~(-1)。添加稀土Y后,合金沿晶界析出稀土相,Y含量越高,晶界稀土相越多。添加稀土后的合金在850℃高温氧化过程中,氧化仍遵循抛物线规律,同时,晶界稀土相促进了Ni的外扩散,氧化形成的膜层以(NiCo)Fe_2O_4尖晶石氧化物为主。添加0.3%(质量分数)稀土Y的45Ni-40Fe-8Co-7Cu-0.3 Y合金850℃高温氧化形成的尖晶石结构的氧化物结晶颗粒细小,膜层致密完整,且合金抛物线氧化速率常数减小为1.15×10~(-10)g~2·cm~(-4)·s~(-1),说明添加少量(0.3%)稀土Y后,细化了氧化物结晶颗粒,提高了合金抗氧化性能。随着稀土Y添加量的进一步增加,合金高温氧化过程中,晶界稀土相不但促进了Ni的外扩散,同时加速了O的内扩散,合金抗氧化性能变差。     

06Cr25Ni20氧化铁皮演变及机制探讨

工业生产的06Cr25Ni20钢卷经过不同温度、不同时间氧化,通过SEM、XRD检测分析发现:在800～900℃/20 h下,生成Cr_2O_3和MnCr_2O_4氧化层,随着氧化时间延长,在120 h时形成最外面为MnCr_2O_4尖晶石结构,中间为Cr_2O_3,最里面为SiO_2的3层氧化皮结构,在140 h时,氧化层中间层大量Cr_2O_3生成MnCr_2O_4,氧化层中的MnCr_2O_4尺寸略有增加;温度和时间对06Cr25Ni20抗氧化性影响显著,在800℃氧化时,随时间的延长样品氧化速率变化很小,而当温度升高到1 000℃时,样品其氧化速度迅速升高,在100 h前其速率呈直线下降,100 h后氧化速率趋于平缓,减小程度变小。现场结合氧化铁皮生成结构和氧化速率规律进行酸洗工艺调整,钢卷表面质量和生产效率得到极大的提高。     

Mn对Hastelloy N合金700℃氧化行为的影响

采用增重法,研究了不同Mn含量的Hastelloy N合金在700℃/200 h内下的恒温氧化行为。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了不同Mn含量的Hastelloy N合金700℃氧化膜的氧化动力学、形貌、物相组成以及氧化层中元素分布情况。结果表明Hastelloy N合金在700℃氧化动力曲线符合抛物线规律,随着Mn含量的增加氧化增重逐渐减少,氧化膜厚度分别为17.0, 14.8, 12.9, 10.0μm。不同Mn含量的Hastelloy N合金在700℃下的平均氧化速率分别为0.054, 0.050, 0.048, 0.040 g·(m~2·h)~(-1),根据氧化等级评定, 4种合金均属于完全抗氧化等级。氧化层表面皆无明显剥落,氧化膜呈分层现象,其中外层为NiO, Fe_2O_3, NiFe_2O_4等复合氧化物,内层为Cr_2O_3, MoO_2, NiMn_2O_4等氧化物。Mn的添加使氧化膜外层与基体之间生成NiMn_2O_4尖晶石层,阻碍了O元素向内扩散以及金属元素的向外扩散,有效提高了Hastelloy N合金的抗氧化性能。     

CoCrFeNiAl_x(x=1,1.5,2)高熵合金的高温氧化行为

通过非自耗真空电弧熔炼制备CoCrFeNiAl_x(x=1,1.5,2)高熵合金,并结合扫描电子显微镜、X射线衍射仪和电子探针研究了900℃下Al含量对CoCrFeNiAl_x合金氧化行为的影响。结果表明,不同Al含量的三种合金均属于抗氧化级,且其氧化动力学曲线均基本符合抛物线规律。随着Al含量的增加,合金的氧化增重逐渐降低。当Al含量x=1时,合金的氧化膜主要由Cr_2O_3为主的尖晶石相外层和Al_2O_3内层组成;当Al含量x=1.5和x=2时,合金氧化膜主要由Al_2O_3外层以及尖晶石相中间层和Al_2O_3内层组成。     

钼合金表面Zr和B_4C反应烧结制备陶瓷涂层

以Zr和B_4C等粉末为原料,采用喷涂和反应烧结方法在钼合金表面形成陶瓷涂层,研究反应烧结工艺对涂层表面形貌、相组成和相结构的影响,再通过硅扩散反应形成抗氧化涂层,研究抗氧化涂层对钼合金在1 500℃静态抗氧化行为的影响。结果表明:钼合金表面Zr-B_4C在1 700℃反应烧结2h形成多孔陶瓷结构,烧结产物主要含ZrC及少量的Mo_2C和MoB等物相。涂层在1 500℃抗氧化寿命达10h以上,1 500℃氧化1 h,质量增加速率为1.175 mg/cm~2。     

Si元素对Ni-16Mo-7Cr-4Fe合金700℃恒温氧化性能的影响

利用磁控钨极电弧炉制备了Ni-16Mo-7Cr-4Fe-xSi (%,质量分数)Hastelloy N合金。采用不连续增重法,研究了不同Si含量的Hastelloy N合金在700℃高温下的恒温氧化行为。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)对氧化试样的表面及截面形貌、物相组成进行分析,结果表明:添加Si元素能显著的提高Hastelloy N合金的抗氧化性能。随着Si含量的升高,合金氧化膜厚度减小,表面氧化产物细化且均为尖晶石状氧化物。在700℃下, 5种合金平均氧化速率分别为0.0312, 0.0286, 0.0280, 0.022, 0.0205 g·(m~2·h)~(-1),根据氧化等级评定所有合金均达到完全抗氧化级。添加Si合金氧化速度大幅降低,与无Si合金相比,添加1%Si后增重降低了约38.7%。不同Si含量的合金氧化膜组成基本一致,均未发生氧化层剥落现象,最外层为NiO, NiFe_2O_4, NiMn_2O_4,内层为Cr_2O_3, MoO_2等氧化物。当Si含量达到0.5%时,在合金氧化层与基体界面出现SiO_2层, SiO_2层的出现显著提升了合金的抗氧化性能。     

制备过程中FeSiB非晶带材自由面氧化对磁性能的影响

利用X射线衍射(XRD)及X射线光电子谱(XPS)对采用平面流铸法制备的Fe_(78)Si_9B_(13)非晶带材进行了分析,研究结果表明:当只有熔潭前端被CO保护时,所制备出的Fe_(78)Si_9B_(13)非晶带材自由面会出现厚约10 nm的Fe_2O_3氧化层;经XRD分析,Fe_2O_3氧化层的产生会使得带材自由面在2θ为66.1°处出现Fe(Si)固溶体晶化相,从而恶化带材磁性能。在非晶带材的制备过程中,采用CO气体对熔潭前端与后端同时进行保护,可有效避免非晶带材自由面的氧化,改善带材磁性能。     

稀土改性NiCoCrAlY层对YSZ和LZ/YSZ热障涂层高温性能的影响

以纳米结构的La_2O_3、ZrO_2、8YSZ粉体为原材料,利用纳米调控技术制备可用于等离子喷涂的粉体材料;利用等离子喷涂技术在304不锈钢基体上分别喷涂含未改性粘结打底层和改性粘结打底层的YSZ和LZ/YSZ两种结构的热障涂层。研究了热障涂层的结合强度和抗氧化行为,并分析稀土改性的粘结打底层对其组织结构的影响。根据涂层氧化不同时间后涂层的截面形貌图及能谱图分析其氧化后的组织结构,进而研究稀土改性粘结打底层对热生长氧化物(TGO)层的影响。结果表明:含改性粘结打底层的双陶瓷型热障涂层La_2Zr_2O_7+8YSZ+mNiCoCrAlY在800℃和900℃下均具有最低的氧化速率,氧化增重速率常数分别为0.04372mg~2·cm~(-4)·h~(-1)和0.12406mg~2·cm~(-4)·h~(-1),比含未改性粘结打底层的La_2Zr_2O_7+8YSZ+NiCoCrAlY涂层分别降低45%和36%,说明改性粘结打底层提高了热障涂层的抗氧化性能。