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。     

表面处理状态对Fecralloy合金氧化膜完整性的影响

研究了表面粗糙度对Fecralloy (Fe 2 2Cr 5Al 0 .3Y ,质量分数 ,% )合金在 12 0 0℃空气中循环氧化生成表面氧化膜完整性的影响。采用SEM技术着重研究了合金表面氧化膜的性质和特点。结果表明合金表面粗糙度对Fecralloy合金表面氧化膜的完整性有重要的影响 ,初始合金表面粗糙度越大 ,氧化膜越容易开裂。讨论了合金表面粗糙度对氧化膜开裂行为的影响。     

钇离子注入对Co—40Cr（wt%）合金氧化行为的影响

研究了Co－40Cr（wt％）合金在空气中、1000℃下的恒温氧化和循环氧化行为。通过SEM／EDXA等测试手段,对合金表面形成的氧化膜进行了分析．并且,与合金表面离子注入3×1016Y ／cm2和3×1017Y ／cm2后的氧化行为进行了比较．结果表明,注钇和未注钇样品氧化后表面形成的都是纯Cr2O3膜,离子注钇明显改善了合金的氧化性能．其原因主要是稀土钇能以离子或细小氧化物颗粒的形式偏聚于Cr2O3晶界,通过阻碍氧化膜中Cr3＋阳离子向外扩散,降低了氧化膜的生长速率．同时,通过阻碍氧化膜／合金界面附近"kirkendall"空洞的形成,增强了氧化膜与合金基体之间的结合强度,提高了氧化膜的粘附性及合金的抗氧化性能．     

显微组织对Cu—Cr—Ni合金高温氧化行为的影响

研究了两种单／双相Cu-Cr-Ni合金的高温氧化行为。结果表明,合金氧化动力学偏离抛物线规律,其瞬时抛物线速率常数随时间延长而降低。两种合金表面氧化膜的结构差别较大,单相合金表面形成－连续的Cr2O3层,双相合金表面氧化膜外层是一边疆的CuO层,Ni和Cr的氧化发生在合金内部,这种合金与氧化物共存的混合内氧化与经典的内氧化明显不同,氧化层最里面形成了一连续的CrO3膜,抑制了合金的进一步氧化。     

稀土元素Ce与Y对JG4246A合金高温氧化行为的影响

在第二代高温合金JG4246A中分别添加不同含量的稀土元素Ce和Y,得到含0.012Ce(质量分数,%,下同)、0.017Ce、0.034Y、0.061Y四种合金铸锭,研究了在1100℃下Ce与Y对合金高温抗氧化性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)及扫描电镜(SEM)分析了氧化膜的物相组成以及氧化表面的形貌。结果表明,JG4246A合金在1100℃空气中恒温氧化过程中,添加稀土元素可以减少合金的氧化质量增加,氧化动力学符合抛物线规律;相对于稀土元素Y,Ce对减缓JG4246A合金的高温氧化速率的作用更显著;稀土元素的添加没有改变氧化膜的表面形貌,但是生成的尖晶石型氧化物使氧化膜更加致密,能够抑制阳离子的向外扩散,降低氧化反应速率,从而提高高温抗氧化性能。     

Hf和Y对Ni3AI/CrMoB合金氧化性能影响

研究了Hf和Y对Ni3Al-7.8Cr-4Mo-0.05B合金氧化性能的影响,测定了合金在1000和1100℃的恒温氧化动力学曲线,并通过XRD分析表面氧化膜结构,通过扫描电镜和能谱分析研究了氧化产物的微观组织与成分.结果表明:Hf和Y的加入大大提高合金的抗氧化性能,主要影响在于形成稳定性更好的HfO2.提高氧化膜与基体的粘结力,抑制了硫在氧化皮/基体界面的偏聚、改变氧化膜的形貌与组成、内氧化程度、扩散层深度等.     

离子注入Y~ 对Ni30Cr定向凝固合金氧化膜界面缺陷与剥落机制的影响

用AE技术和SEM研究了离子注入Y＋(1×1017Y ／cm2)对Ni30Cr走向凝固合金1000℃形成的氧化膜在冷却过程中的破裂行为的影响结果表明：合金的横向和纵向虽具有不同的显微结构，但表面氧化膜的破裂行为相似．未注Y 合金氧化膜在冷却过程中发生了开裂和剥落，裂纹萌生于合金晶界及膜／合金界面的空洞处，以后扩展至膜内，导致膜发生剥落离子注入Y 显著改善了氧化膜的抗剥落性能．注入Y 明显减少了界面缺陷的数量及减小了缺陷的平均尺寸．     

Cu—25Ni—25Ag三元合金在600℃和700℃空气中的氧化

研究了Cu-25Ni-25Ag合金在600℃和700℃空气中的氧化,合金由富Ag的α相与Cu-Ni固溶体β相组成,氧化速率大致服从抛物线规律,除短时间的加速氧化外,随着氧化的进行氧化速率逐渐减小,尽管存在Ag和Ni,但合金成膜速率与纯Cu的相近,在不同温度下合金都形成了外层为CuO,内层为Cu2O,NiO和Ag颗粒组成的复杂氧化膜,同时,氧化膜最前沿的Cu-Ni固溶体颗粒仅表面部分氧化,未氧化的内核被连续NiO所包围。     

Hf和Y对Ni3Al／CrMoB合金氧化性能影响

研究了Hf和Y对Ni3Al-7．8Cr-4Mo．0．05B合金氧化性能的影响，测定了合金在1000和1100℃的恒温氧化动力学曲线，并通过XRD分析表面氧化膜结构，通过扫描电镜和能谱分析研究了氧化产物的微观组织与成分。结果表明：Hf和Y的加入大大提高合金的抗氧化性能，主要影响在于形成稳定性更好的HfO2，提高氧化膜与基体的粘结力，抑制了硫在氧化皮，基体界面的偏聚、改变氧化膜的形貌与组成、内氧化程度、扩散层深度等。     

三相Cu—Ni—30Cr合金高温氧化行为研究

研究了Cr含量相对较高的Cu—Ni—30Cr合金在700℃-800℃，0．1MPa纯氧气中的氧化行为。结果表明：合金氧化动力学较复杂，其瞬时抛物线速率常数随时间而降低，氧化动力学曲线通常不是由单一的抛物线或直线组成而是由几段组成。Cu—Ni—Cr为三相合金，3相的存在增加了合金表面形成Cr2O3氧化膜所需临界浓度，但30at％Cr足以使合金表面形成连续的Cr2O3外氧化膜。氧化膜内层是合金和氧化物相共存的混合区，被氧化的岛状物是由Cr2O3和Cu，Ni组成。这种混合内氧化机制与经典内氧化明显不同。     

典型耐热镍基合金抗高温氧化行为研究

通过高温循环氧化实验,研究了3种镍基合金在1095和1150℃的高温抗氧化行为,并采用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)研究了氧化膜表面形貌、氧化膜厚度及成分。结果表明:BSTMUF601合金的抗氧化性能优于Inconel601合金和Incoloy800H合金,Incoloy800H合金抗氧化性能最差。1095℃下合金的氧化动力学曲线呈抛物线规律,1150℃下Incoloy800H合金抗氧化性显著降低,试样氧化极为严重,温度低于1150℃时合金均体现出良好的抗高温氧化能力。BSTMUF601和Inconel601合金氧化后表面生成一层致密的氧化膜,经分析主要是Cr和Al的氧化物,且氧化膜外层以Cr的氧化物为主,氧化膜厚度接近50μm,Incoloy800H合金表面氧化层中以Fe的不同结构氧化产物为主。     

二元双相Cu-50Cr合金在700─900℃空气中的氧化

Cu－50Cr合金在700—900℃空气中的氧化结果表明,合金的氧化动力学在700和800℃遵循抛物线速度规律,在900℃其瞬时抛物线速率常数随时间而降低．合金氧化外层膜是CuO和Cu2O,内层膜由氧化铜和尖晶石型氧化物为基并嵌有Cr颗粒组成,Cr表面有Cr2O3和Cu2Cr2O4膜。900℃的氧化膜与基体金属界面上可观察到连续的Cr2O3层.合金未形成Cr的选择性外氧化．     

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。     

Mg-Ca合金表面氧化行为的研究

研究了几种不同Ca含量的Mg Ca二元合金表面氧化程度及其氧化膜形貌。合金表面氧化膜的XRD ,SEM ,TEM及其电子探针分析表明 ,Ca元素的加入可有效地减少镁合金熔体表面的氧化 ,且随着Ca含量的增加 ,氧化程度减弱 ,表面品质变好。含Ca镁合金熔体氧化膜由外到内分为MgO层、CaO层和MgO·CaO层。还从热力学角度探讨了Ca元素的阻燃机理。     

Y对新型Fe-Ni-Cr-Al合金高温氧化行为的影响

利用恒温氧化试验研究了不同Y含量的新型Fe-Ni-Cr-Al合金在1300℃空气中的氧化行为，采用X射线衍射仪器（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）研究了氧化产物类型和分布。结果发现Y的添加有益于提高Fe-Ni-Cr-Al合金的抗氧化能力，其原因是Y元素的添加促进了Fe-Ni-Cr-Al合金表面形成致密的尖晶石和氧化铬的复合保护层，减缓了基体合金元素的扩散，同时，Y的加入促进了Al2O3由内氧化向外氧化的转变，减缓了合金内氮化进程，整体提高了合金的抗氧化性能。     

含石墨镍铬基合金的高温氧化行为

利用热重分析法、X射线衍射法和扫描电镜研究了不同石墨含量(0%、3%、6%、9%)镍铬基高温合金在800℃、900℃和950℃下的高温氧化行为。合金在石墨含量较低,800℃、900℃氧化时,氧化增重基本遵循抛物线规律,表面氧化膜无剥落,在950℃氧化时表面氧化膜出现剥落,近似直线规律。900℃氧化时,含石墨0%、3%的合金氧化膜由Cr2O3和NiCr2O4组成。根据氧化膜的组成分析了合金的氧化机理。     

注入Ce+对预氧化的Ni20Cr合金1050℃氧化行为的影响

研究了Ni20Cr及经预氧化处理后的合金表面离子注入Ce^＋在1050℃空气中的氧化行为。结果表明，经0.5h和1h预氧化处理后的合金离子注入对其氧化行为的影响与合金表面直接注入的作用类似，可降低合金氧化速度和改善氧化膜粘附性，但所起作用的程度略有不同。     

Fe-Y合金在800℃空气中的氧化行为

研究了Fe-5Y和Fe-10Y合金在800℃空气中的氧化行为。结果表明：二元Fe-Y合金氧化动力学曲线不规则,此温度下Fe-10Y合金的氧化速率高于Fe-5Y合金的氧化速率。Fe-5Y合金及Fe-10Y合金形成了相似的氧化膜结构,且它们都发生了内氧化现象。同时合金未形成单一的Y₂O₃层,这归结于Y在Fe中非常低的溶解度及合金中两相共存而阻碍了Y通过合金向外扩散。     

Ni-Si合金在800℃空气和水蒸汽环境中的氧化行为研究

研究了Ni-Si合金分别在800℃空气和水蒸汽中的高温氧化行为.在空气中,合金表面形成的氧化膜呈双层结构,内层是连续、致密的SiO2膜,提高了合金的高温氧化抗力.高温水蒸汽中合金的氧化速率显著增大,合金表面仅观察到一层富Si氧化膜,而氧化膜的粘附性降低,随着氧化时间的延长,氧化膜发生明显剥落.     

新型Co-Al-W合金高温氧化行为研究

研究了γ′-Co3(Al,W)相沉淀强化的新型钴基高温合金,Co-Al-W抗高温氧化性能。利用SEM、EPMA、XRD等方法研究了新型Co-Al-W合金在800℃和900℃空气中静态氧化增重动力学和抗高温氧化机理,并与镍基高温合金Manaurite900相比较。研究发现,在800℃氧化时,9.8W合金抗氧化能力最强,但在900℃时,9.8W和7.5W合金的增重最大,Manaurite900和10.7W的抗氧化能力最好。合金在2种温度下氧化后,表面氧化膜主要由三层构成,即Co氧化物Co3O4组成的氧化膜最外层,Co、Al、W复杂氧化物组成的中间过渡层及Al和Co氧化物组成的氧化膜最内层。