水蒸气加速Fe-Cr合金高温氧化的作用

研究了Fe15Cr和Fe20Cr合金在900～1000℃含水蒸气的氧气中的氧化行为在氧化初期，由于形成富铬的保护性氧化膜，FeCr表现为较慢的钝性氧化行为但随之形成富铁氧化层，因而表现为快速的活性氧化行为这种转变对气氛中的水蒸气含量、温度以及铬含量都非常敏感水蒸气含量越高，出现活性氧化的时间越早；在湿氧中温度升高或减少铬含量也有利于活性氧化的出现用金相、X-射线衍射、SEM和EPMA观察分析了氧化产物提出了水蒸气加速Fe－Cr合金高温氧化的作用机制     

氢化锆与高温钠的相容性研究

在快堆设计和应用过程中,氢化锆是非常有用的慢化材料,但是关于氢化锆与高温钠相容性的研究报道较少,氢化锆与高温钠接触后长时间服役是否满足使用要求尚无数据借鉴,故本研究将在500℃、600℃和700℃下开展氢化锆与高温钠的相容性试验。另外,将表面制备有ZrO_2的氢化锆在650℃下进行钠相容性测试,以分析ZrO_2在高温钠中阻止氢释放的能力。结果表明:在500℃、600℃和700℃钠中,氢化锆表面均会形成ZrO_2氧化膜;氢化锆在500℃钠中的氢含量没有变化;氢化锆在600℃和700℃钠中试验120 h后,氢含量均出现明显的下降;在650℃下,氢化锆表面制备的ZrO_2氧化膜无法阻止氢气释放。在高温氢释放过程中,由于氢原子和氧原子的相对运动,ZrO_2/ZrH_(1.8)界面处的ZrO_2逐渐转变为Zr_3O。     

FeCrAl-ODS合金的高温水蒸气氧化行为

目前有关FeCrAl-ODS钢在高温水蒸汽下的氧化过程中氧化膜结构的演变少有分析研究.以FeCrAl-ODS合金为研究对象,采用XRD、SEM、EPMA、EDS等分析手段,在700～1100℃条件下开展了高温水蒸气氧化试验,从氧化动力学和氧化层结构形貌、物相、成分等方面研究了其高温水蒸气氧化行为.研究结果表明:在700...     

氢化脱氢工艺在锆-2合金粉末制取中的应用

分析了氢化脱氢工艺在锆-2合金粉末制备中的应用情况,详细介绍了粉末制取前准备工作、氢化反应、脱氢处理、粉碎筛分、分离处理等操作过程。采用氢化脱氢工艺可以得到纯净的锆-2合金粉末,提升制取效率,降低制作成本。     

正向电压对氢化锆微弧氧化阻氢膜层性能的影响

在偏铝酸钠-氢氧化钠-EDTA混合溶液中, 采用恒压模式对氢化锆表面进行微弧氧化处理。借助场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)及真空脱氢实验, 研究了不同正向电压(350~425 V)对微弧氧化膜层表面、截面、相结构及阻氢渗透性能的影响。分析结果表明: 微弧氧化过程大致由阳极氧化、火花放电、微弧氧化和熄弧四个阶段组成。制备的膜层分为致密层和疏松层, 致密层所占比例约为80%。随着正向电压的增大, 晶粒尺寸增大, 晶面间距减小, 氢化锆表面微弧氧化膜层厚度由122 μm增加至150 μm, 膜层的增长速度也随正向电压的增大而加快。但正向电压的改变对膜层的相结构并无显著影响, 膜层由单斜相氧化锆和四方相氧化锆组成, 当正向氧化电压为400 V时, 氧化膜的PRF值达到最大值20。     

锆合金表面镀Cr/TiAlN涂层的抗高温水蒸气氧化性能研究

利用多弧离子镀技术在Zr-4合金表面制备了Cr+TiAlN复合涂层。采用多种分析手段研究了涂层在1200℃高温水蒸气环境下的抗氧化性能。利用X射线衍射分析涂层的物相成分;利用扫描电镜观察涂层表面的微观形貌;利用能谱对涂层元素种类与含量进行分析;采用自动划痕仪对涂层的力学性能进行检测。结果表明:多弧离子镀膜层表面均匀平整、致密度大, 但存在一定数量的微孔洞及大颗粒。镀有Cr/TiAlN涂层试样的氧化速率远低于原始锆合金的氧化速率, 抗高温水蒸气氧化性能优于原始Zr-4合金, 且单位面积的氧化增重量仅为原始Zr-4合金的36%。划痕实验结果表明, 膜基结合力为26 N, 膜基结合性能良好。     

锆合金表面Cr涂层900～1200℃氧化行为研究

针对锆合金表面电孤离子镀技术制备的Cr涂层,开展了高温水蒸气环境氧化试验,研究了Cr涂层随氧化温度、时间的演化行为.利用立式高温水蒸气氧化装置测试了Cr涂层在900～1200℃不同时间的抗高温氧化性能,通过扫描电子显微镜和能谱仪对氧化后样品的形貌和成分进行了表征.结果 显示,随着氧化温度的升高,氧化膜生长速度逐渐变快,...     

奥氏体不锈钢等离子渗锆合金层的抗高温氧化性研究

研究了0Cr18Ni9Ti不锈钢及其分别经过双辉等离子渗Zr、渗Zr+渗C、渗Zr+预氧化、渗Zr+渗C+预氧化不同工艺阶段处理后的试样在静态空气中的抗高温氧化性。在1150℃静态空气中氧化20h后,经过渗Zr+渗C+预氧化、渗Zr+预氧化、渗Zr+渗C、渗Zr处理的氧化增重分别只有未处理基材的0.04、0.07、0.09、0.12,表明抗氧化性能较未处理的基材都有很大程度的提高,其中经过渗Zr+渗C+预氧化处理后,效果最佳,其次依次是经过渗Zr+预氧化、渗Zr+渗C、渗Zr处理的试样;高温氧化后,不锈钢基材表面氧化严重,氧化层多次剥落,截面上出现了非常宽的裂缝;渗Zr、渗Zr+渗C、渗Zr+预氧化处理、渗Zr+渗C+预氧化处理的试样高温氧化后,表面致密度及截面形貌依次渐好,说明经以上各阶段处理后,材料的抗高温氧化性依次有所提高。特别是经渗Zr+渗C+低温预氧化处理的试样在高温氧化后,截面无孔洞与裂纹,其结构非常致密,表面平整,基体与改性层有一条明显的界面且结合比较牢固。     

Zr-2合金表面ZrO2/Cr复合膜的高温蒸汽氧化行为

用微弧氧化(MAO)和磁过滤阴极真空弧离子镀(FCVAD)在Zr-2合金表面制备ZrO₂/Cr复合膜,用热重分析仪(TGA)评估了Zr-2合金基体和ZrO₂/Cr复合膜在900～1100℃蒸汽环境中的抗氧化性能,并分析其氧化后氧化层的截面结构、相组成和成分深度分布。结果表明,在900、1000和1100℃蒸汽环境中分别氧化3600 s后,ZrO₂/Cr复合膜试样单位面积增重约为Zr-2合金基体的3/8、1/4和2/5。在高温蒸汽环境中,ZrO₂/Cr复合膜表面氧化生成的致密Cr₂O₃膜能抑制氧向内扩散,提高锆合金的抗蒸汽氧化性能,阻止锆试样在1000℃蒸汽环境中出现分离氧化。ZrO₂/Cr复合膜的表面Cr层完全消耗前,Cr涂层的氧化主要取决于铬向外扩散,而不是氧向内扩散。在蒸汽氧化过程中,MAO膜的中间层能抑制氢渗透进入锆合金基体。     

高温含水气氛对Pt改性NiCoCrAlY合金氧化行为的影响

为了研究Pt改性NiCoCrAlY合金在高温含水气氛中的高温抗氧化行为,进一步理解高温含水气氛对Pt改性涂层表面形貌以及产物的影响,采用电镀方式在NiCoCrAlY合金表层制备了一层1.5μm厚的Pt层,然后对涂层进行热处理。对Pt改性NiCoCrAlY涂层在1 050℃的空气和含水气氛下的高温氧化行为进行对比研究。采用扫描电镜(SEM)观察表面形貌,采用X射线衍射仪(XRD)、能谱(EDS)分析了涂层的相结构及成分。结果表明:在含水气氛下,Pt改性合金表面生成针状Al_2O_3,基体不同相β-NiAl与γ'-Ni_3Al在含水气氛中表现出不同的Al_2O_3生长速率,从而导致氧化层中生长应力的堆积,导致氧化层的剥落。     

化学气相沉积碳化锆涂层的研究进展

碳化锆具有众多优异的性能,能够适应超高音速飞行、再入大气和火箭推进系统等复杂、苛刻的极端环境,是最具应用潜力的超高温材料之一。综述了化学气相沉积制备碳化锆涂层,介绍了取得的研究成果和存在的问题,指出了今后的研究目标和发展方向。     

Thermophysical Properties of Zirconium Alloy E110 (Zr-0.01Nb) After Oxidation in Air Atmosphere

The subsecond resistive pulse heating technique has been used to study the temperature dependence of the heat capacity and spectral emissivity (for the wavelength of 0.65 µm) of the zirconium alloy E110 (Zr-0.01Nb) after oxidation in air atmosphere. The tubular samples were oxidized at multiple pulse heating cycles up to different maximum temperatures (1200, 1300, 1400, 1500, and 1600 K) and subsequent cooling. It is shown that the thermophysical properties of the oxidized samples depend on the maximum temperature of oxidation.     

Al含量对Ti2AlC在核反应堆失水事故下抗氧化性能的影响

为了完善Ti₂AlC涂层在事故容错燃料中的设计与应用, 研究了近化学计量比和Al含量不足的Ti₂AlC在1000~1200 ℃ Ar-41% H₂O气氛中的氧化行为。研究结果表明: 随着Al含量的减少, Ti₂AlC在高温水蒸气中的氧化动力学由抛物线规律向线性规律转变; 当Al含量不足时, 连续氧化铝层的生长受到限制, 形成了不具备保护性的TiO₂基氧化层; 近化学计量比的Ti₂AlC表面可生成较薄的连续致密Al₂O₃层, 防止水蒸气向基体内的扩散。因此, 采用近化学计量比的Ti₂AlC作为锆合金表面的防护涂层时, 能够在高温水蒸气的环境下保护包壳, 提升现有轻水反应堆事故容错的能力。     

锆合金在焦磷酸钠电解液中的微弧氧化

目前锆合金表面处理存在周期长、装置复杂,得到的膜层质量不理想的问题,为此,开发了以焦磷酸钠为主要成分的电解液,研究了锆合金Zircaloy-4的直流微弧氧化(MAO)行为.采用扫描电镜和XRD对膜层的微观结构和相组成进行了分析.结果表明:微弧氧化膜层的生长符合线性规律,生长速度可达2.1μm/min;膜层的主要相组成为...     

KCl蒸汽对纯Ni材高温氧化行为的影响

研究了纯Ni材于700-850℃在含有微量KCl蒸汽的O2中的高温氧化行为。结果表明，随着温度和KCl蒸汽浓度的升高，Ni材的腐蚀加剧，生成了疏松的层状氧化膜，不具保护性。KCl蒸汽对材料的腐蚀加速是通过与材料表面的氧化膜反应生成Cl2，O2又导致活化氧化的结果。     

不同Cr含量的Fe-Cr合金高温高压水蒸气氧化行为

Fe-Cr合金钢广泛用于锅炉的受热面管,但目前研究多针对Cr在高温常压环境中的氧化行为,对高温高压下的研究较少。对Cr的质量分数分别为9%、12%、18%、25%的Fe-Cr合金试样在650℃、25 MPa的高压水蒸气环境中的氧化行为进行研究,并与Cr-9的常压水蒸气氧化进行对比,采用扫描电镜(SEM)观察形貌、能谱分析成分变化、X射线衍射仪(XRD)分析物相组成并称重绘制氧化动力学曲线,以此来探究不同Cr含量的Fe-Cr合金的氧化膜生长规律和压强对其氧化行为的影响。结果表明:随着Cr含量的提高,Fe-Cr合金的孕育期增长,抗氧化能力得到提高;Cr含量的增加对氧化行为有一定影响,氧化66.0 h,Cr-9与Cr-12氧化动力学符合抛物线规律,在氧化初期就出现内外氧化层分层,内层为尖晶石FeCr2O_4,外层为Fe_3O_4,而Cr-18、Cr-25则仍处于孕育期,动力学几乎处于稳定状态,这个阶段主要是元素的扩散准备,氧化物的出现只是附加产物;表面的氧化物并不能构成一层完整的氧化膜,外加压强能够增加Fe-Cr合金位错和空位浓度,从而提高氧化速率,并且压强影响了氧化膜的形貌,在压应力的作用下,氧化膜主要由粒状氧化物构成。     

化学气相沉积炭对石墨材料氧化性能的影响

研究了化学气相沉积炭对石墨材料氧化性能的影响.结果表明:化学气相沉积炭,尤其是在高温沉积情况下,可明显提高细颗粒石墨材料的氧化性能,但对于粗颗粒石墨氧化性能的影响较小.细颗粒石墨氧化时由表层氧化开始,逐渐向内部扩展.而粗颗粒石墨则优先氧化颗粒边缘,虽然氧化质量损失小,但可氧化至较深的材料内部.     

S31254超级奥氏体不锈钢高温氧化行为及涂层防护研究

目的 通过研究高温氧化特征,定量分析抗氧化涂层对S31254超级奥氏体不锈钢在热处理过程中氧化速率的影响。方法 通过热重分析实验测定S31254超级奥氏体不锈钢恒温氧化增量曲线,调查试样在不同温度下退火过程中的氧化烧损现象,并分析退火试样的纵截面氧化层微观形貌。结果 实验结果显示,当加热温度达到1 300℃后,试样的氧化增量曲线由原先的抛物线规律逐渐向线性规律转变。由于MoO₃易于挥发,造成了试样高温氧化烧损严重。当退火温度为1 220℃时,试样在空气中的平均单面烧损速率约为4.0μm/h;而当使用抗氧化涂层后,平均单面烧损速率降至3.2μm/h,涂层防护效果显著。试样在1220℃下退火时生成的氧化层可分为2层,分别是Cr、Fe氧化物组成的内氧化层和Fe氧化物组成的外氧化层。结论 研究结果证明,抗氧化涂层能够显著降低S31254超级奥氏体不锈钢在1 220～1 280℃下的氧化速率。