Na_2SO_4-MgSO_4-CaSO_4沉积引起的铁基合金的热腐蚀 Ⅰ.在空气中的腐蚀

采用热重分析法和物理测试技术研究了铁铬合金子700～800℃空气中有Na_2SO_4-MgSO_4-CaSO_4三元熔融硫酸盐膜存在时的腐蚀行为,发现三元硫酸盐能加速铁铬合金的氧化。根据实验结果可以认为,这一加速腐蚀是由于硫化引起的贫铬及硫化物加速传质所致。     

几种铁基和镍基合金在25Na_2SO_4-75K_2SO_4(wt％)混合盐作用下的腐蚀行为

一、引言高温合金在一定的工作环境下,会因含有一定量碱金属硫酸盐(Na_2SO_4,K_2SO_4)的燃煤灰粉沉积于合金表面而发生热腐蚀。为模拟上述条件,本工作在Na_2SO_4-K_2SO_4混合盐中测定了五种合金(铁基及镍基)的热腐蚀行为。本文报导实验结果。     

纳米NiCrBSi-TiB_2涂层在Na_2SO_4-60%V_2O_5熔盐中的热腐蚀行为

采用超音速火焰喷涂技术在碳钢表面制备了纳米和微米NiCrBSi-TiB2涂层,并研究了两涂层在800℃下的Na2SO4-60%V2O5熔盐热腐蚀行为。结果表明:纳米涂层具有更好的抗熔盐热腐蚀性能,其在Na2SO4-V2O5熔盐作用下的热腐蚀机理为酸性熔融机制。晶粒纳米化能够提高扩散系数和降低内应力,使得涂层在腐蚀初期能快速地形成一层膜基结合强度高的SiO2膜。SiO2在酸性熔盐中的溶解度低,能够有效地将熔盐和涂层分离,降低了熔盐对涂层的侵蚀作用,对涂层起到保护作用。     

Na_2SO_4沉积引起的Fe─10Cr合金在700℃的热腐蚀

研究了涂有Na2SO4盐膜的Fe-10Cr合金在700℃,O2-0.5%(SO2+SO3)气氛中的热腐蚀行为。结果表明,该合金在实验条件下发生了“低温”热腐蚀。腐蚀产物分两层,即在熔盐中沉积出的疏松氧化物层和在合金表面直接成长的相对致密的氧化物层。腐蚀形貌观察说明,热腐蚀的发展主要伴随着致密氧化层的增厚。腐蚀动力学和腐蚀形貌特点支持热腐蚀的电化学机理模型。     

Na_2SO_4沉积引起的Fe─10Cr合金在700℃的热腐蚀

研究了涂有Ｎａ２ＳＯ４盐膜的Ｆｅ－１０Ｃｒ合金在７００℃，Ｏ２－０．５％（ＳＯ２＋ＳＯ３）气氛中的热腐蚀行为。结果表明，该合金在实验条件下发生了“低温”热腐蚀。腐蚀产物分两层，即在熔盐中沉积出的疏松氧化物层和在合金表面直接成长的相对致密的氧化物层。腐蚀形貌观察说明，热腐蚀的发展主要伴随着致密氧化层的增厚。腐蚀动力学和腐蚀形貌特点支持热腐蚀的电化学机理模型。     

铁、镍基合金在Na_2SO_4-NaCl熔盐中腐蚀和稀土元素的作用

<正> 本工作应用现代电化学理论和实验技术,对各种以燃油、煤等矿物燃料作为能源的动力装置如(航空、航用、陆用及工业用)燃气轮机、电站锅炉和其它能量转换系统在高温燃气环境中,由于熔融或半熔融态沉积物(主要是Na_2SO_4)的作用而遭受的加速氧化破坏热腐蚀问题进行了较深入的研究。运用各种电化学测试方法,实现了对多种合金和涂层在800℃、75%(Na、K)_2SO_4     

K_2SO_4-Na_2SO_4沉积引起的Fe-Cr合金的低温热腐蚀

研究了 Fe—Cr 合金在有 K2SO_4-Na_2SO_4盐膜存在时的低温热腐蚀行为。测定涂盐的 Fe-Cr合金于 O_2-0.1、0.5和1.0%(SO_2+SO_3)气氛中在560～750℃温度区间腐蚀动力学曲线,并对腐蚀产物进行物理观察和化学分析。结果表明,当有 K_2SO_4-Na2SO_4盐膜存在时,铬含量低于某一临界值的 Fe—Cr 合金会发生低温热腐蚀,这归因于 K—Na—Fe 三元低熔点复合硫酸盐的形成。Fe~(3+)被认为参与了电化学阴极反应,Fe~(3+)/Fe~(2+)在熔盐层中的相对迁移将气相中 O_2和SO_3的主要还原反应移至熔盐/气相交界面进行,从而导致快速热腐蚀。铬是减轻和抑制低温热腐蚀的有效元素。     

金属间化合物NiAlFe在O_2/SO_2/SO_3气氛中的低温热腐蚀行为研究

本文运用热重法对NiAlFe金属间化合物在O_2-0.5%(SO_2+SO_3)气氛中于600-750℃的温度范围内由(Na,K)+2SO_4引起的低温热腐蚀进行了动力学研究。采用扫描电镜、化学分析、金相、电子探针及X射线衍射等传统方法对腐蚀产物进行了分析。结果表明,NiAlFe发生了严重的低温热腐蚀,随温度升高腐蚀速度加快。热腐蚀的发生主要归因于多元共晶盐液相的形成。CoCrAlY涂层能改善合金的耐蚀性能。     

α-Fe_2O_3、Fe_3O_4和Cr_2O_3在熔融Na_2SO_4中的溶解度

作者于1200K在1大气压氧和几个低氧压下测定了α-Fe_2O_3及Fe_3O_4及Cr_2O_3在熔融Na_2SO_4中的溶解度与Na_2SO_4熔盐碱度的关系,结果与热力学预示是一致的。在测量溶解度的基础上,确定了这几种金属氧化物在熔融Na_2SO_4中碱性和酸性溶解的溶质形式,计算了它们在该熔盐中的活度系数。金属氧化物溶解行为的研究将有助于了解热腐蚀的盐溶机理和电化学机理。     

Na_2SO_4-Fe_2(SO_4)_3、K_2SO_4-Na_2SO_4-Fe_2(SO_4)_3熔体的生成热力学

通过使Fe_2O_3-Na_2SO_4与不同分压的SO_3建立平衡,对低熔点Na_2SO_4-Fe_2(SO_4)_3二元熔融硫酸盐的形成进行热力学研究。实验确定了在熔融Na_2SO_4-Fe_2(SO_4)_3中平衡Fe_2(SO_4)_3的摩尔含量。用Temkin随机混合模型和规则溶液近似并加以适当修正,计算了反应Fe_2O_3 3SO_3=Fe_2(SO_4)_3(1,溶于液相Na_2SO_4)的自由焓变化ΔG°(T)=—116830 141.15T cal/mol(943～1003K) 用这一结果并借助于Na_2SO_4-Fe_2(SO_4)_3系相图估算了形成液相Na_2SO_4-Fe_2(SO_4)_3所需临界Pso_3,并用实验加以检验。由于缺少必要的热力学数据,形成液相K_2SO_4-Na_2SO_4-Fe_2(SO_4)_3的临界Pso_3值则是用实验确定的。     

纯Ni母材及焊缝在熔融Na_2SO_4-K_2SO_4中热腐蚀研究

通过对纯Ni在PAW和PAW+TIG两种不同焊接工艺下得到的焊缝及母材进行恒温的熔融硫酸盐热腐蚀实验,对腐蚀产物横断面进行形貌观察及微区成分分析,研究不同焊缝工艺下得到的焊缝组织和母材在恒温热腐蚀期间的腐蚀产物分布特征、腐蚀行为和腐蚀机理。结果表明,采用PAW和PAW+TIG两种焊接工艺方法所得焊缝的晶粒尺寸相差不大,在熔融Na_2SO_4-K_2SO_4中焊缝的抗热腐蚀性能相近,但明显低于母材的抗热腐蚀性能。在热腐蚀期间,热腐蚀形态往往包括一个位于表面氧化膜内侧、向基体内部延伸的内氧化物与内硫化物分布区的硫化-氧化循环过程,S在热腐蚀过程中起着重要的作用。针对纯Ni的PAW+TIG焊接方法比较符合工业实际生产及应用要求。     

碱金属硫酸盐沉积引起的铁基合金在中温下的热腐蚀

研究工业纯铁、Fe-Cr和Fe-Al合金有表面Na_2SO_4或Na_2SO_4-K_2SO_4沉积物时在含SO_3的富氧气氛中于中等温度区间的热腐蚀行为。研究结果表明,铁基合金在实验条件下发生的热腐蚀是由液态Na_2SO_4—Fe_2(SO_4)_3或Na_2SO_4-K_2SO_4-Fe_2(SO_4)_3共晶所致,其腐蚀行为与温度、气体组成、合金元素含量、沉积物组成有关。腐蚀形貌的观察表明,铁基合金热腐蚀的发展伴随着疏松的Fe_2O_3层的增厚和紧靠合金表面相对致密的氧化层的快速成长。在合金/氧化物     

CoCrFeNiTi_(0.5)高熵合金在熔融Na_2SO_4-25%NaCl中的腐蚀行为

研究Co Cr Fe Ni Ti0.5高熵合金在熔融Na2SO4-25%Na Cl(质量分数)中的腐蚀行为,应用TGA获得其在650和750℃空气中的腐蚀动力学曲线;采用XRD、SEM(EDS)和EPMA对腐蚀产物的截面形貌及元素分布进行分析。结果表明:喷涂Na2SO4-25%Na Cl的Co Cr Fe Ni Ti0.5高熵合金在650和750℃时的腐蚀动力学曲线相似,呈"指数"增长规律;腐蚀截面由含较多Ti O2、部分Cr2O3以及微量尖晶石结构氧化物构成的氧化层与含孔隙且贫Cr和Ti、富Fe、Ni和Co的腐蚀影响区两部分构成;延长腐蚀时间或提高腐蚀温度后,氧化层破裂,与基体的结合程度显著下降,发生严重剥离甚至脱落。分析认为:Co Cr Fe Ni Ti0.5高熵合金在Na2SO4-25%Na Cl中的高温腐蚀归因于氧化、硫化以及氯化的综合作用。     

304不锈钢在Na_2SO_4溶液中的微动腐蚀行为

用微动摩擦磨损试验机进行304不锈钢/Al_2O_3摩擦副在Na_2SO_4溶液中的微动腐蚀磨损实验。利用脉冲电位评价微动磨损产生的新生面与磨损表面的关系。结果表明,微动腐蚀磨损量随电位的增高而增大;新生面的面积约为磨痕面积的1/10;304不锈钢的微动腐蚀磨损是由电化学作用引起的腐蚀磨损。     

T91钢在KCl+Na_2SO_4+K_2SO_4熔融盐中的热腐蚀行为研究

研究了T91钢在600,650和700℃10%KCl+10%K_2SO_4+80%Na_2SO_4(质量分数)混合熔融盐中的热腐蚀行为。采用XRD,SEM/EDS对腐蚀产物膜相组成和形貌进行了分析。结果表明,T91钢在腐蚀过程中均表现为失重,特别是在650和700℃下失重尤为严重。600℃下的腐蚀产物膜主要由Fe_3O_4组成;而650和700℃下的腐蚀产物膜基本剥落殆尽,EDS分析表明残留的腐蚀产物中S含量较高,这导致腐蚀产物严重剥落。熔盐中Cl可与Cr_2O_3反应生成挥发性的CrO_2Cl_2,导致腐蚀进一步加速。     

用V_2O_5和Na_2SO_4制备的(Sm_(1-x)Yb_x)_2Zr_2O_7热障涂层材料热腐蚀行为的研究

本文采用ZrOCl_2·8H_2O、Sm_2O_3和Yb_2O_3粉体作为原材料,用化学共沉淀法制备出(Sm_(1-x)Yb_x)_2Zr_2O_7(x=0,0.5,1.0)粉体。粉体经煅烧后,用无压烧结工艺获得(Sm_(1-x)Yb_x)_2Zr_2O_7块体材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS),对在不同热处理条件和不同腐蚀剂作用下(Sm_(1-x)Yb_x)_2Zr_2O_7块体材料的相组成和微观组织结构进行比较和分析,系统地研究了(Sm_(1-x)Yb_x)_2Zr_2O_7材料热腐蚀机理。     

表面有Na2SO4沉积时铁基合金的低温热腐蚀行为

研究了工业纯铁、Fe-Cr和Fe-Al合金表面有Na_2SO_4沉积时于O_2/SO_2/SO_3气氛中的低温热腐蚀行为。测定腐蚀动力学曲线,研究温度、气体组成及合金元素对腐蚀动力学的影响,并对腐蚀产物的形貌和组成进行观察与分析。结果表明,在工业纯铁、Fe-Cr和Fe-Al合金的低温热腐蚀过程中都发生金属表面致密氧化层的快速成长和疏松的Fe_2O_3在盐膜中的沉积,且前者对腐蚀的贡献居大。以实验结果为依据,初步提出了电化学机理模型,并用以阐述铁基合金低温热腐蚀过程。     

CeO_2、HfO_2和Y_2O_3在熔融Na_2SO_4-30m/0NaVO_3中的溶解度

在900℃,1大气压氧条件下,测定了几种有可能作为热屏蔽涂层组份的氧化物Ceo_2、HfO_2和Y_2O_3在熔融Na_2SO_4—30m/0 NaVO_3中的溶解度与熔盐碱度的关系。Y_2O_3的溶解度高于CeO_2和HfO_2。作为对比,也测定了CeO_2在熔融纯Na_2SO_4中的溶解度。在混合盐熔体中,氧化物形成正钒酸盐酸性溶质,溶解度高于其在相应的酸性纯Na_2SO_4熔体中的溶解度。基于实验结果,提出了合金热腐蚀的修正酸性溶解机理。     

表面涂Na_2SO_4盐膜的改性Ti_3Al基合金在910和950℃空气中的热腐蚀行为（英文）

研究表面涂Na_2SO_4盐膜的改性Ti_3Al基合金在910和950℃空气中的热腐蚀行为,并分别采用XRD和SEM等测试技术分析腐蚀产物的物相组成,观察腐蚀产物表面及截面的形貌特征。原位热重分析结果表明合金遭受了严重的热腐蚀,腐蚀动力学曲线表现出两个阶段的特征,腐蚀产物膜由疏松多孔的TiO_2、Nb_2O_5和Al_2O_3混合氧化物组成。热腐蚀过程中合金表面形成了大量的瘤状产物,绘制了详细描述这些瘤状产物形成及发展过程的示意图。由于局部的酸性溶解过程,难熔金属氧化物对热腐蚀过程的发展具有决定性作用。