Cu元素对Ti-16.28Si合金在900℃下氧化机制的影响

采用高能球磨一冷压一真空烧结工艺制备了Ti-16．28Si、Ti-15．46Si-5Cu和Ti-14．65Si-10Cu3种合金,并在900℃下空气气氛中对其进行高温氧化实验。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）以及x射线衍射仪（XRD）对烧结和氧化后合金样品的形貌、微区成分及物相组成进行分析,研究Cu元素对Ti-16．28Si合金在900℃下氧化机制的影响。结果表明：烧结后3种样品中主要含有Ti、Ti,Si3、Ti,Si4相,含Cu元素的样品中则出现了Cu,Si相且致密度随Cu含量升高而升高。900℃下氧化80h后,合金样品表面的主要物相为TiO2,同时含有少量的SiO2、Ti3O5、CuO或Cu2O等相。3种合金中,Ti-16．28Si合金的氧化膜表层基本上都是TiO2,抗氧化性能最好;其余2种合金的抗氧化性能稍低,Cu元素的加入降低了合金在900℃下的抗氧化性能。     

添加Cu对Ti-16.28Si合金高温抗氧化行为的影响

选用Ti、Si、Cu粉末通过高能球磨-冷压-无压烧结制备了Ti-16.28Si和Ti-15.46Si-5Cu两种合金,并在800,900,1000℃空气中对其进行高温氧化试验。利用SEM、EDS及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,以研究合金的氧化机制。结果表明:两种配方试样烧结之后主要含有Ti、Ti_5Si_3、Ti_5Si_4相,加Cu配方出现Cu_3Si相;加Cu后致密度升高。高温氧化80h后,氧化试样的主要物相为TiO_2,还含有少量的SiO_2、Ti_3O_5、TiO、CuO或Cu_2O相。Ti-16.28Si合金在900℃时氧化膜表层基本上全是金红石TiO_2,抗氧化性能最好,平均氧化速度k~+值约为0.521,达到抗氧化等级。800℃下,添加Cu显著改善Ti-16.28Si合金的抗氧化性能,其平均氧化速度k~+值约为0.623,也达到抗氧化等级;在Cu含量为5%(质量分数)时其平均氧化速度仅为Ti-16.28Si合金的57.8%。但在900和1000℃下,添加Cu降低了合金的抗氧化性能。     

Si含量对铁基高温合金抗氧化性能的影响

通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等手段对不同Si含量的铁基高温合金1 250℃下的抗氧化性能进行了研究。结果表明,1 250℃下,铁基高温合金抗氧化性能与Si含量的关系由优至劣的顺序是:0.93%Si>0%Si>2.76%Si>1.40%Si。含0.93%Si的铁基高温合金具有好的抗氧化性能的原因是,Si在基体与其致密的氧化膜之间形成了弥散分布的SiO_2颗粒层,这些尺寸较小的SiO_2颗粒与其氧化膜紧密连接犹如楔子般起着钉扎氧化膜的作用,改善了氧化膜的粘附性,进而提高了材料的抗氧化性能。     

Cu含量对Ti-Al-Si-Cu-N纳米薄膜结构及高温抗氧化性能的影响

本文通过磁控溅射技术,在AISI-304不锈钢表面制备了不同Cu含量的Ti-Al-Si-Cu-N纳米复合涂层。通过扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）、纳米压痕仪和自制压痕仪等设备研究了Ti-Al-Si-N 和 Ti-Al-Si-Cu-N 纳米复合涂层的结构和在800℃氧化的行为。研究结果表明：随着涂层中Cu含量的增加,涂层表面的微孔数量减少,涂层更加致密,涂层晶粒尺寸减小,择优取向由（111）向（110）逐渐转变。涂层的硬度由14.76 GPa 增加至19.42 GPa。Cu含量为1.72 at%的Ti-Al-Si-Cu-N 弹性模量最小,为104.5 GPa。 Cu元素对Ti-Al-Si-Cu-N纳米复合涂层抗氧化性能有两方面：一是促进Al元素的扩散,二是在氧化膜表面形成裂纹和微孔缺陷。Ti-Al-Si-N 涂层比Ti-Al-Si-Cu-N涂层具有更好的抗氧化性能。     

一种单晶高温合金的高温抗氧化性能研究

在高温度梯度真空定向凝固炉中,采用螺旋选晶法制备了一种单晶高温合金试样,分别在1 050℃、1 100℃和1 140℃研究了合金抗氧化性能,采用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱分析仪对氧化物进行了分析。结果表明,合金具有优异的高温抗氧化性能,不同温度的氧化动力学曲线基本遵循抛物线规律。合金1 050℃和1 100℃的氧化膜保持完好,1 140℃氧化膜少量剥落。合金不同温度的氧化产物基本相同,氧化膜分三层,外层为不规则球形Ni O,中间为混合氧化物,内层由深色的Al2O3组成。氧化物下面都形成了无γ′相和γ′相减少的区域。     

微弧氧化处理对TiAl合金抗氧化性能的影响

尝试了通过微弧氧化陶瓷化处理来提高ＴｉＡｌ合金的抗高温氧化性能。结果表明,通过微弧氧化处理能在ＴｉＡｌ合金表面形成具有不同成分的陶瓷层,但难以形成单一的Ａｌ２Ｏ３陶瓷层。在８５０℃的氧化实验表明,不同成分的陶瓷层对ＴｉＡｌ的抗氧化性能有不同的影响,有些陶瓷层在氧化过程中剥落,对ＴｉＡｌ的抗化性能无明显改善;另有一些陶瓷层与基体粘附性好,在氧化过程不剥落,能在一定程度上提高ＴｉＡｌ的抗氧化性能,但氧     

V/Nb对Ti-45Al-9(V, Nb, Y)合金抗氧化性能的影响

βγ-TiAl合金具有良好的高温变形能力,为TiAl合金的发展开辟了新的途径。成功制备了不同x=V/Nb(x=1,1.5,2,3.5)的βγ-TiAlTi-45Al-9(V,Nb,Y)合金,研究了上述合金在800℃静止空气中的氧化行为。结果表明:当x=1时,Ti-45Al-9(V,Nb,Y)合金中形成条带状、连续致密的Al2O3氧化层,显著提高了合金的抗氧化能力。随着x=V/Nb的增加,Al2O3氧化层厚度变薄,合金的抗氧化能力下降。     

金属型铸造Fe3Al合金的高温抗氧化行为

采用静态增重法测定了中频感应炉熔炼、金属型冷却制备的Fe3Al合金在700、850、1000℃的高温氧化行为,700、850℃时合金的氧化动力学曲线基本符合抛物线规律,1000℃的则不符合;合金在氧化过程中表现为完全抗氧化级.X射线衍射、扫描电镜和能谱分析表明,700℃×125h的氧化膜主要由FeAl2O4、Cr2O3和少量的Al2O3组成;850、1000℃时氧化膜分为两层,内层主要由FeAl2O4和Fe2O3组成,表层为Al2O3,在实验时间内Al2O3氧化膜没有完全覆盖内层氧化膜;随着氧化温度的升高,氧化时间的延长,合金表层的Al2O3氧化膜将由θ-Al2O3向α-Al2O3转变.     

反应烧结Ti-22Al-25Nb合金的高温氧化行为

Ti-22Al-25Nb是一种高温结构材料,它的抗氧化性对今后的发展和应用具有重要意义。采用元素粉末和反应烧结法制备了Ti-22Al-25Nb烧结合金,研究了其在静态空气中的氧化行为(923~950℃温度范围内)。不同温度(650 °C, 750 °C, 850 °C, 950 °C)下的最大增重分别为0.15 mg﹒cm-2、0.41 mg·cm-2、1.68 mg·cm-2和6.9 mg·cm-2。研究发现Ti-22Al-25Nb烧结合金具有良好的抗氧化性,特别是在750°C以下（950°C时发生氧化分解）。根据氧化动力学分析,在750℃以下,氧化行为大致遵循抛物线规律,而在850℃以上,氧化行为符合线性规律。讨论了铌合金元素对氧化动力学的影响,通过对氧化形态和相的观察和分析,证明O相（有序Ti2AlNb相）的抗氧化性能优于其它相,其原因可以解释为不同相的Nb含量的差异导致抗氧化性的差异。     

Si对Hastelloy N合金氧化行为的影响

利用不连续增重法,研究了不同Si含量的Hastelloy N合金850℃恒温氧化行为。结果表明,随Si含量的增加,氧化动力学曲线保持抛物线规律。氧化100 h后,氧化膜出现分层现象,最外层均为NiO、NiFe_2O_4等复合氧化物,中间层为Cr_2O_3、MoO_2等氧化物。由于在氧化层与基体界面处形成连续致密的SiO_2层,有效阻止Cr离子向外扩散进入氧化层,促进Hastelloy N合金中间层形成较为致密的Cr_2O_3氧化层,提高了合金的抗氧化性能。     

300M钢的高温氧化行为

研究了300M钢在700~1200 ℃高温下的氧化行为,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪等手段观察分析了氧化层的表面形貌、微观组织结构成分,并结合氧化动力学曲线,分析了300M钢在700~1200 ℃高温氧化的氧化机理。研究结果表明,300M钢在700~1200 ℃的氧化遵循抛物线规律。高温条件下其氧化皮为典型的3层结构,即内氧化层、中间氧化层及外氧化层,中间氧化层又分为多孔层和疏松层。当氧化温度为1200 ℃时,FeO层晶粒内部的合金化元素Si、Cr等快速聚集并形成粗大的氧化物,此时FeO层完全失去抗氧化作用,氧化速率急剧加快。     

Influence of nitridation and temperature cycling on oxidation of Ti-0.96 wt % Si alloy

The oxidation kinetics of prenitrided, and subsequently oxidized in either air or oxygen, Ti-0-96 wt % Si alloy have been investigated in the temperature range of 900–1100°C. The activation energies for various gas-alloy reactions are reported. Comparative kinetics data are given for oxidation of the alloy in oxygen or air without prenitridation. The oxidation resistance of nitrogen pretreated alloy is about the same as its resistance to oxidation in air. Temperature cycling during oxidation does not exert a beneficial effect on the oxidation characteristics of the alloy. X-ray and electron microprobe analyses reveal the presence of TiO₂, Ti₂O, -TiN, and -TiN in the scale and the concentration profiles of Ti, Si, O, and N in the alloy.     

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。     

Ni76Cr19AlTi合金的高温氧化行为

采用静态恒温氧化增质法研究Ni76Cr19AlTi合金在600~800℃范围内的高温氧化动力学规律,采用场发射扫描电镜对氧化产物进行表面和横断面形貌观察,用X射线衍射仪分析氧化膜层的物相组成。结果表明,合金在600~800℃范围内氧化增质与氧化时间的关系遵从抛物线规律,氧化速率常数Kp随温度的升高而增大;在800℃下氧化200 h,平均氧化速率为0.002 15 mg.cm-2.h-1,合金属于完全抗氧化级;氧化过程中,氧化膜主要受控于Cr2O3的生长,经过长时间氧化后,表层为比较疏松的TiO2和Cr2O3,内层为起保护作用的Cr2O3和Al2O3,氧化膜的组成以Cr2O3为主。     

含铝奥氏体耐热钢的高温氧化性能

以Fe-18Cr-30Ni为基础,添加不同含量的Al设计了4组新型奥氏体耐热钢。利用氧化质量增加法研究了4组新型奥氏体耐热钢在700、800和900 ℃下空气中的氧化行为,绘制了氧化动力学质量增加曲线,并利用XRD、SEM和EDS对氧化膜的表面形貌及结构进行了表征。结果表明,1～3号钢在900 ℃时均形成了较为致密的Al2O3内层氧化膜,合金表面生成的复合氧化膜由内到外依次为 Al2O3、(Al0.9Cr0.1)2O3、尖晶石氧化物Fe(Cr, Al)2O4;1号钢氧化过程中还形成了富（Cr, Fe）的混合氧化物,降低了Al2O3氧化膜的连续性;4号钢900 ℃并没有形成致密的Al2O3内层氧化膜,生成的复合氧化膜由内到外依次为 (Al0.9Cr0.1)2O3、尖晶石氧化物Fe(Cr, Al)2O4。     

Fe-40%Ni合金的高温氧化行为

采用测定高温下保温不同时间后氧化层厚度的方法讨论分析了Fe-40%Ni合金的高温氧化行为,并通过回归分析得到了预测氧化层厚度的数学模型。结果表明,当温度低于1000 ℃时,合金氧化层增加的趋势相对较缓,超过1000 ℃后显著加快。随保温时间的延长,氧化层厚度以一定的速度增加,并与保温时间呈近似线性的关系,而当温度较高时则逐渐向抛物线型转变。回归分析表明,合金的氧化层厚度(μm)可用h=6700×t^0.44×e^-6870/T计算。     

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     

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。     

氧化时间及铬含量对Fe-Cr钢高温氧化行为的影响

为了测定不同氧化时间以及铬含量对高温条件下钢材表面氧化铁皮组织和厚度的影响,将Fe-5Cr钢与Fe-10Cr钢在1000℃空气条件下氧化60～180 min,采用增重法绘制其氧化动力学曲线,并利用光学显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对氧化铁皮的断面形貌和物相进行研究.结果表明,两试验钢氧化初期为气-固反应,中后期为气...     

电子束选区熔化增材制造TiAl合金的高温硬度及氧化行为研究

钛铝合金是航空航天领域具有广阔应用前景的轻质高温合金,电子束选区熔化（EBM）增材制造技术是制备复杂结构TiAl合金有效途径,但目前对其高温性能研究较少。本文重点研究了电子束选区熔化增材制造Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的显微组织、高温硬度及其高温氧化行为。结果表明,EBM成形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金呈现出由等轴γ晶粒和双相区组成的独特层状组织;在800 ℃下恒温氧化100 h,表现出较低的氧化速率常数,形成的氧化膜主要由TiO2、Al2O3及TiO2 / Al2O3混合交替层组成,抗氧化性能优于传统方法制备的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金和其他TiAl合金。此外,900℃以下,该合金具有良好的高温硬度,显微硬度随温度的升高未发生明显的下降趋势。