高效超超临界机组用高温合金蒸汽氧化行为研究

主要研究了Haynes 625、Haynes 617、Haynes 120和Haynes 282四种高温合金在高温蒸汽环境下的氧化行为及其Al、Si和Ti对氧化的影响。四种高温合金在750、800和850℃蒸汽环境中实验336h,采用氧化增重获得其氧化动力学规律。利用扫描电子显微镜、X射线衍射和能谱分析仪对氧化产物的位置、成分及分布进行表征。四种高温合金的抗蒸汽氧化性能优于奥氏体耐热钢。高温合金的氧化动力学均符合抛物线氧化规律。高温合金表面氧化物主要由以Cr_2O_3、MnCr_2O_4为主的氧化外层和以SiO_2、TiO_2和Al_2O_3为主的内氧化层组成,其中含Ti的高温合金Haynes 282和Haynes 617富Cr氧化层外有TiO_2氧化层,并且高温合金氧化前沿主要是氧化物Al_2O_3。Haynes 282氧化速率明显高于其他高温合金,归结于形成Ti掺杂的Cr_2O_3氧化外层。元素Al和Ti加速氧化而元素Si减缓氧化的规律,适当含量的Si可改善合金抗蒸汽氧化性。四种高温合金的抗蒸汽氧化性能顺序为Haynes 120>Haynes 625>Haynes 617>Haynes 282。     

Ce-5La合金表面氧化反应特征研究

研究了Ce-5La(原子百分数)合金在200 ℃、干燥空气中的表面氧化反应行为。X射线衍射物相结构分析表明, 经2 h的氧化反应后合金表面仅存在Ce的稳定氧化物CeO₂。同步热分析氧化增重实验表明: 当反应进行大约5 000 s时, Ce-5La合金的氧化反应速率最快; 氧化膜及基体断面形貌分析得出: 形成的氧化层结构较为疏松。     

镍基高温合金铝硅涂层高速旋转燃气热冲击实验研究

为了提高叶片在恶劣服役环境下的使用性能,用料浆法在DZ417G高温合金表面制备了铝硅涂层,利用涡轮叶片模拟服役环境装置,分别开展了900和1 100℃下的高速旋转燃气热冲击实验,并且用扫描电镜对试样表面和截面进行了形貌观察及成分分析,以及采用XRD分析了涂层的相结构。结果表明:经高速旋转热冲击后,涂层结构保持完整,其对基底有良好的保护作用;热冲击后在涂层外表面形成不连续氧化膜,与静态氧化时呈现的氧化机理不同。     

Ta-W合金Si-Cr-Ti-Zr涂层组织结构与氧化行为

采用料浆烧结法在Ta-10W合金表面制备了Si-Cr-Ti-Zr涂层,利用内热法在大气环境下测试了涂层在1 400 ℃的抗氧化性能,通过扫描电镜、电子探针和波谱分析等手段分析了Ta-10W合金Si-Cr-Ti-Zr涂层氧化前后的微观形貌与组织结构。结果表明：原始涂层呈3层结构,从表面到基体的组织依次为(Zr,Cr,Ti)Si₂→(Ta,W)Si₂→(Ta,W)₅Si₃→Ta合金; 1 400 ℃高温下保持10 h,涂层仍可有效防护钽合金基体不失效; 涂层高温抗氧化机理在于形成了致密的(Si,Zr,Cr,Ti)O₂复合氧化膜,有效减缓了氧元素向内扩散的速率。     

低温氧化对低阶煤煤质特性的影响研究

为探究低温氧化作用对低阶煤煤质特性的影响,选取容易自燃的新疆哈密煤为研究对象,使用固定床管式炉模拟了低温氧化过程,通过测定不同氧化程度下煤的水分、挥发分、碳元素、氧元素及吸氧量,研究了低温氧化对煤质特性的影响规律。研究结果表明,煤的低温氧化过程伴随水分的不断析出与复吸,氧化温度对挥发分的影响敏感性高于氧化时间;低温氧化过程中氧化时间和氧化温度对碳元素、氧元素影响显著;吸氧量随氧化时间的增加呈现先上升后下降再上升趋势,随氧化温度的增加呈现缓慢下降趋势。     

稀土Y改性6063铝合金阳极氧化及耐蚀性研究

通过对含稀土Y的铸态及挤压态6063铝合金进行阳极氧化,研究了阳极氧化膜在6063铝合金上的形貌,并分析了其对合金硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明：与普通的6063铝合金相比,稀土Y改性6063铝合金氧化膜与基体结合紧密且表面致密无缺陷,其挤压态表面粗糙度Sa值最小,为1.36。阳极氧化膜化学成分主要为氧化铝,作为覆膜的氧化铝能显著提升合金表面硬度。通过对覆膜后挤压态稀土Y改性6063铝合金的自腐蚀电位研究,发现自腐蚀电流密度较小,总阻抗值较高,且在高频区表现为容抗弧的特性,耐蚀性更好。     

次氯酸钠水溶液对煤的氧化解聚试验研究

次氯酸钠水溶液对煤的氧化解聚可以改善煤的透气性，通过测定不同条件下次氯酸钠水溶液对高河煤的相对氧化率来研究次氯酸钠水溶液对高河煤的氧化解聚规律。实验分析发现:氧化率随反应时间的增加而增加；浓度在6%左右时氧化率较高，为适宜的反应浓度；温度在30 ℃左右时氧化率较高，为适宜的反应温度。     

东升庙硫多金属矿深部氧化带微粒研究

采集内蒙古东升庙硫多金属矿床深部氧化带微粒,进行透射电子显微镜分析,并对氧化微粒的形成过程和来源进行了探讨。结果表明：氧化作用能形成纳米微粒,主要包括自然Ag、石英、针铁矿等。微粒形态各异,大小在几纳米到几百纳米不等,一般呈聚合体存在,组成元素一般以高价态存在,这与氧化带的氧化环境一致。不同氧化带因地质环境和氧化条件不一样,形成的微粒种类有差异。     

N18锆合金在500 ℃空气中的氧化行为

对我国自主开发的N18锆合金在500 ℃空气中的氧化行为进行了研究.结果表明,N18锆合金在500 ℃空气中氧化时,在大约100 h时合金试样的氧化行为发生从抛物线到线性的规律转变,转折前的氧化膜为黑色致密的氧化膜,氧化速率常数KC=1.0×10-11 kg2/m4·s,激活能Q=125.866 kJ/mol;转折后的氧化膜中出现类似分层现象,氧化速率常数KL=2.0×10-8 kg2/m4·s,激活能Q=123.117 kJ/mol.N18锆合金在500 ℃空气中的氧化动力学规律与Zr-4合金的相似,但Zr-4合金发生转折的时间约为50 h.实验证明,N18锆合金在500 ℃空气中的抗氧化性能优于Zr-4合金.     

N18锆合金在500℃空气中的氧化行为

对我国自主开发的N18锆合金在500℃空气中的氧化行为进行了研究.结果表明,N18锆合金在500℃空气中氧化时,在大约100 h时合金试样的氧化行为发生从抛物线到线性的规律转变,转折前的氧化膜为黑色致密的氧化膜,氧化速率常数KC=1.0×10-11kg2/m4.s,激活能Q=125.866 kJ/mol;转折后的氧化膜中出现类似分层现象,氧化速率常数KL=2.0×10-8kg2/m4.s,激活能Q=123.117kJ/mol.N18锆合金在500℃空气中的氧化动力学规律与Zr-4合金的相似,但Zr-4合金发生转折的时间约为50 h.实验证明,N18锆合金在500℃空气中的抗氧化性能优于Zr-4合金.     

影响Cr20Ni80电热合金使用寿命因素的研究现状

综述对Cr20Ni80使用寿命影响因素的研究进展.Cr20Ni80的表面氧化膜是影响其使用寿命的重要因素,氧化膜越致密,与基体粘结力越强,其使用寿命越长.Cr20Ni80合金中存在的其他元素如氮、氧、碳、硅和稀土等对其力学性能和抗氧化性能的影响是复杂的.同时也不可忽视环境介质对合金的作用.     

NiCrAlY涂层与Ni3Al基单晶高温合IC21基体互扩散行为研究

采用低压等离子喷涂技术在Ni3Al基单晶高温合金IC21基体上沉积NiCrAlY涂层.将样品在1150℃的恒定温度下进行200 h的静态氧化,利用SEM、EDS、XRD及TEM表征涂层和基体在高温下互扩散后的微观结构和相组成,得到涂层与基体高温下的互扩散规律.结果表明:NiCrAlY涂层/IC21单晶在1150℃下静态氧化5h时出现了互扩散区(IDZ)和二次反应区(SRZ);随着氧化时间的延长,IDZ的厚度呈现逐渐增宽趋势,初始0～50 h时IDZ厚度增率攀升较快,50～100 h时增长有放缓趋势,100～200 h时增速下降明显;NiCrAlY涂层/IC21单晶在1150℃下静态氧化后产生了两种不同取向的析出相,分别为针叶状和竹叶状,析出相成分均包含Re,Mo,Cr及Ni元素且成分相近,根据晶面间距计算得出该相为μ-TCP相,出现不同取向的原因为Re和Mo元素易在基体中形成局部过饱和,元素的差异使μ-TCP相优先沿着Re或者Mo含量较高的晶面生长,从而使μ相产生两种不同取向.     

不同Ni含量的合金钢在高温水蒸气中的氧化行为研究

为了探究Ni含量与温度对合金钢氧化腐蚀行为的影响, 对3.5%Ni、5%Ni和9%Ni钢在540 ℃高温水蒸气中的氧化行为进行了研究, 并与9%Ni钢在600 ℃高温水蒸气中的氧化行为进行了对比。采用非连续称量法测定其动力学曲线, 通过扫描电子显微镜(SEM)观察氧化膜形貌, 用能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)对元素成分和相组成进行了分析。结果表明, 在540 ℃氧化时, 3种合金钢的氧化动力学均符合抛物线规律;Ni含量增加, 氧化速率下降, 但有促进氧化膜脱落的倾向; 3种合金钢的氧化膜均由Fe₃O₄、Fe₂O₃和NiFe₂O₄组成, Ni元素增多可以促进产物中Fe₃O₄向Fe₂O₃转化。氧化膜分为两层, 层间存在孔洞; 内层富含NiFe₂O₄的尖晶石氧化物, 外层以Fe₃O₄和Fe₂O₃为主。温度升高时, 9%Ni钢的氧化速率提高, 氧化膜脱落时间提早; 表面氧化物形貌发生了改变, 从片状组织转化为颗粒状组织, 但温度升高并未改变9％Ni钢的氧化产物类别。     

难处理金矿热压氧化工艺研究

本试验以国内某超细微难处理金矿为研究对象,开展酸性热压氧化工艺研究;分析了温度因素对硫化矿物氧化、元素迁移和金氰化浸出等的影响。试验结果表明,通过温度变化可影响黄铁矿和砷黄铁矿氧化反应速率,进而对S、Fe和As元素的迁移状态产生影响。反应温度越高黄铁矿和砷黄铁矿氧化越彻底,有利于金的氰化浸出;完全氧化后金的浸出率约为94%。浮选金精矿中的黄铁矿、砷黄铁矿逐渐氧化转变为砷酸铁盐、铁砷硫硅等多元素共沉物质,未发现有碱式硫酸铁或铁矾物相,反应生成的各种沉淀产物对浸出率无显著影响。      

难处理金矿热压氧化工艺研究.1.温度影响

本试验以国内某超细微难处理金矿为研究对象,开展酸性热压氧化工艺研究;分析了温度因素对硫化矿物氧化、元素迁移和金氰化浸出等的影响。试验结果表明,通过温度变化可影响黄铁矿和砷黄铁矿氧化反应速率,进而对S、Fe和As元素的迁移状态产生影响。反应温度越高黄铁矿和砷黄铁矿氧化越彻底,有利于金的氰化浸出;完全氧化后金的浸出率约为94%。浮选金精矿中的黄铁矿、砷黄铁矿逐渐氧化转变为砷酸铁盐、铁砷硫硅等多元素共沉物质,未发现有碱式硫酸铁或铁矾物相,反应生成的各种沉淀产物对浸出率无显著影响。     

预氧化提高Ti-48Al-2Nb-2Cr合金的抗热腐蚀性能

TiAl合金具有优异的高温性能,但在高温下的抗氧化性和耐腐蚀性较差,从而阻碍了其在工程中的实际应用。以Ti-48Al-2Nb-2Cr合金为研究对象,为其免受热腐蚀侵蚀,通过预氧化在其表面制备一层致密的保护膜,研究预氧化处理对Ti-48Al-2Nb-2Cr合金在Na_(2)SO_(4)(质量分数75%)+NaCl(质量分数25%)混合盐环境中的热腐蚀行为及氧化层组成和结构的影响。结果表明:经700℃氧化100 h后,预氧化试样的氧化增重仅有0.47 mg·cm^(-2);预氧化处理的Ti-48Al-2Nb-2Cr合金表面为多层氧化物结构,最外层形成了连续、致密的TiO_(2)层,并且氧化层与基体具有良好的结合力,从而有效阻止了熔盐向合金内部扩散,进而显著提高了合金的抗热腐蚀性能。因此,通过预氧化的方式可提高TiAl合金表面的抗热腐蚀性能。     

钛合金表面抗高温氧化TiAl3-Al 复合涂层的制备?

采用低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)在钛合金(Ti6Al4V)基体表面制备纯 Al 涂层后进行真空热处理,获得了厚度约300μm的TiAl3-Al复合涂层,并对该涂层在700℃下长时间高温氧化行为进行了研究,用 SEM,EDS和 XRD分析了涂层的形貌、成分及相组成。结果表明：低温超音速火焰喷涂制备的纯 Al涂层结构较为致密,但存在少量的微孔洞,经真空热处理后的纯 Al涂层与钛合金基体间在界面处形成了TiAl3互扩散层;再700℃下静态氧化时,随着时间的增加,涂层表面形成了一层薄而致密的Al2 O3和TiO2的混合氧化层,而涂层中纯Al与基体中的Ti互扩散逐渐转变为TiAl3;氧化约5 h后涂层进入稳态氧化阶段,高温氧化500 h 后涂层未出现剥落等现象,表明 TiAl3-Al 复合涂层能显著提高Ti6Al4V合金的抗高温氧化性能。     

煤表面硫与氮官能团低温氧化规律XPS技术研究

利用XPS测试技术对兴成肥煤低温氧化规律进行实验研究。硫元素XPS氧化前后测试结果对比分析表明原煤硫元素中硫化物硫和硫铁矿硫占比最高,而有机硫中噻吩硫含量最高,其次为砜和亚砜。氧化后煤表面噻吩硫相对含量降低,有机硫中的部分硫化物硫氧化成亚砜,亚砜进一步氧化成砜,导致砜相对浓度增加,而亚砜缺失。原煤氮元素谱图分析可知兴成煤中氮主要存在于煤分子的边缘,约21%氮以季氮形式镶嵌于煤分子芳香结构中,煤中吡咯氮含量最高。氧化后XPS结果表明在氧化过程中与氮相连的氧原子脱除,氧化型氮转变为其他形态,且很大一部分转化为吡啶。     

煤表面硫与氮官能团低温氧化规律XPS技术研究北大核心

利用XPS测试技术对兴成肥煤低温氧化规律进行实验研究。硫元素XPS氧化前后测试结果对比分析表明原煤硫元素中硫化物硫和硫铁矿硫占比最高,而有机硫中噻吩硫含量最高,其次为砜和亚砜。氧化后煤表面噻吩硫相对含量降低,有机硫中的部分硫化物硫氧化成亚砜,亚砜进一步氧化成砜,导致砜相对浓度增加,而亚砜缺失。原煤氮元素谱图分析可知兴成煤中氮主要存在于煤分子的边缘,约21%氮以季氮形式镶嵌于煤分子芳香结构中,煤中吡咯氮含量最高。氧化后XPS结果表明在氧化过程中与氮相连的氧原子脱除,氧化型氮转变为其他形态,且很大一部分转化为吡啶。     

Al、Ti、V和Cr促进高熵合金BCC相形成能力的研究

定量研究了Al、Ti、V和Cr促进CoFeMnNi基高熵合金形成BCC相的添加量,结合元素周期表分析了相关规律。使用真空熔炼炉炼制了CoFeMnNi基高熵合金,使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计分析了合金的组织结构和硬度。结果表明,CoFeMnNi合金为单一FCC相结构,Al、Ti、V和Cr四种元素单独添加到合金中出现BCC相的添加量分别是0.6、0.6、1和2 mol;促进BCC相形成能力的顺序是Al>Ti>V>Cr;对于元素周期表第4周期的过渡族元素,序号小于25的元素是BCC形成元素,序号越小越有利于在高熵合金中形成BCC相。当合金有BCC相形成时,合金的硬度升高;随BCC相的增加,硬度增加,合金脆性变大。合金含钛2 mol后,合金抗腐蚀能力提升明显,即使在王水腐蚀120 s仍然没有明显的腐蚀痕迹。