溅射AlY涂层对Ni基合金氧化行为的影响

为了研究溅射AlY涂层对合金高温氧化行为的影响,在某镍基合金表面上采用磁控溅射方法制备了AlY涂层,并研究了无涂层镍基合金、溅射AlY涂层的镍基合金以及经过预氧化的溅射AlY涂层镍基合金在1100℃空气中的氧化行为。结果表明,无涂层镍基合金形成了疏松、不完整的Al2O3、Cr2O3以及NiO的混合氧化膜,且发生了内氧化;溅射AlY涂层镍基合金形成了均一的α-Al2O3膜,比表面裸露的镍基合金具有更好的抗氧化性能。溅射AlY涂层试样经预氧化后在试样表面优先形成了保护性γ-Al2O3膜,高温氧化时转变为致密的α-Al2O3膜,因此可进一步提高其抗氧化性能。稀土元素Y改善了Al2O3膜与基体的粘附性,提高合金的抗氧化性能。讨论了氧化膜的形成机理。     

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.     

Cr18Ni30Mo2Al3Nb合金的高温抗氧化性能

采用称重法测得Cr18Ni30Mo2Al3Nb合金在不同温度下的高温氧化动力学曲线。结果表明,该合金的氧化曲线遵循抛物线氧化规律,具有优良的抗氧化性能。利用扫描电镜、X射线衍射的方法对氧化膜表面形貌及结构进行研究,该合金在3个温度下氧化膜完整致密,700℃氧化膜主要由Fe和Cr的混合氧化物(Fe0.6Cr0.4)2O3和少量Al的氧化物组成;800℃氧化膜主要是Al和Cr的混合氧化物(Al0.9Cr0.1)2O3和少量Al2O3及少量Fe的氧化物;900℃氧化膜主要是(Al0.9Cr0.1)2O3和Al的氧化物,还含有少量Fe(Cr,Al)2O4和MnFe2O4。     

冷却方式对铸造Fe_3Al在950℃高温抗氧化性能的影响

为了研究冷却方式对铸造Fe3Al合金高温抗氧化性能的影响,采用静态增重法测定了水玻璃砂型和金属型铸造Fe3Al合金在950℃空气中的恒温氧化行为,其氧化动力学符合抛物线规律;金属型铸造所得合金的抗氧化性优于水玻璃砂型铸造所得。X射线衍射、扫描电镜和能谱分析表明,Fe3Al氧化膜分为3层:外层主要是A12O3,还有少量的Cr2O3;在氧化层与Fe3Al基体之间存在白色富Al区,富Al区内侧是富Fe贫Al区。     

Al和Co对K4169合金950℃高温氧化行为的影响

利用热重分析法、X射线衍射、扫描电镜和能谱分析研究了Al和Co含量对K4169高温合金950℃高温氧化行为的影响,结果表明:合金氧化动力学符合抛物线规律;添加Al和Co的合金氧化产物颗粒比原始成分合金的细小;Al含量的增加增强了合金的高温抗氧化能力,而Co含量的增加降低了合金的高温抗氧化性能。当Al含量为1.45 wt%、Co含量为0.3 wt%时,合金的高温抗氧化性能最好,而原始成分合金的高温抗氧化性能最差。不同Al、Co含量K4169合金氧化膜都分为3层:外层主要是疏松的Cr2O3和TiO2的混合层,还含有少量的NiO和NiCr2O4尖晶石相;中间层是Cr2O3保护层;内氧化物层是Al2O3。     

Al和C0对K4169合金950℃高温氧化行为的影响

利用热重分析法、X射线衍射、扫描电镜和能谱分析研究了Al和Co含量对K4169高温合金950℃高温氧化行为的影响,结果表明:合金氧化动力学符合抛物线规律;添加Al和Co的合金氧化产物颗粒比原始成分合金的细小;Al含量的增加增强了合金的高温抗氧化能力,而Co含量的增加降低了合金的高温抗氧化性能.当Al含量为1.45 wt%、Co含量为0.3 wt%时,合金的高温抗氧化性能最好,而原始成分合金的高温抗氧化性能最差.不同Al、Co含量K4169合金氧化膜都分为3层:外层主要是疏松的Cr2O3和TiO2的混合层,还含有少量的NiO和NiCr2O4尖晶石相;中间层是Cr2O3保护层;内氧化物层是Al2O3.     

Cr3C2/Ni3Al复合材料的高温稳定性

通过对Cr3C2/Ni3Al复合材料在1000℃进行长期时效和氧化实验,分别考察了该材料的高温相稳定性和化学稳定性.结果表明,经1000℃长期时效后,Cr3C2/Ni3Al复合材料中的Cr3C2强化相保持稳定,而基体中则析出一定量的γ相,该相的析出强化了Ni3Al基体,从而使得复合材料的硬度得到进一步提高.Cr3C2/Ni3Al复合材料具有优良的高温抗氧化性能,其表面形成以α-Al2O3为主的致密氧化膜,在空气中的氧化速率仅为Ni3Al合金的1/2.分析认为,Cr3C2在堆焊过程中发生溶解,导致部分Cr固溶于Ni3Al合金基体中,促进了α-Al2O3的形成,从而改善了复合材料的抗氧化性.Cr3C2具有良好的高温化学稳定性并与Ni3Al基体有较好的氧化协同性,从而可得到基体有力支撑以发挥抵抗磨损的作用.优良的高温稳定性使得Cr3C2/Ni3Al复合材料适于在1000℃的高温环境下长期服役.     

溅射NiCrAlY渗Al涂层的高温氧化行为

用SEM、XRD和EPMA等手段,研究了溅射NiCrAlY涂层渗Al前后在1000℃和1100℃的高温氧化行为.结果表明,溅射涂层在1000℃形成了单相的α-Al2O3,具有优异的抗氧化性能;但在1100℃由于Al的过度消耗而失去保护作用.渗Al涂层在1000℃快速增长θ-Al2O3相,使其抗氧化性能稍逊于溅射涂层;在1100℃表面形成了以α-Al2O3为主的保护膜,抗氧化性能优于溅射涂层.     

Al_(0.5)CrCoFeNi高熵合金高温氧化的研究

采用真空电弧炉在氩气保护下熔炼Al0.5Cr Co Fe Ni高熵合金,在不同温度(800~1100℃)下进行100 h的高温氧化实验,测定其氧化动力曲线,采用X射线衍射仪和扫描电镜等方法分析氧化层结构和形貌。结果表明:Al0.5Cr Co Fe Ni高熵合金在800和900℃形成的氧化膜较完整且致密,具有较为优异的抗氧化性能。在1000和1100℃形成的氧化膜较厚,膜内有大量裂纹与孔洞,抗氧化性能较差。氧化初期,界面反应起主导作用,随着氧化膜的生长,扩散过程发挥越来越重要的作用,成为继续氧化的控制因素,以致一种或多种合金元素氧化物在表面析出,形成尖晶石类内层氧化物Ni Cr2O4、Co Cr2O4、Fe(Cr,Al)2O4内氧化层。在高温氧化过程中,N2会参与反应,与Al发生较强反应,生成Al N颗粒,进一步的氧化过程使Al N再次氧化,N2逃逸,留下具有Al N外形的空洞。     

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对某镍基时效强化高温合金在750-950℃,100 h进行静态恒温氧化研究,结果表明,合金在750-950℃氧化100 h的氧化动力学均近似服从抛物线规律。合金900℃和950℃发生内氧化。合金外氧化膜组成：Cr2O3、NiCr2O4、少量NiO和微量TiO2,内层氧化物为少量的Al2O3和TiO2。     

SiC-Glass涂层碳/碳复合材料的中低温氧化行为及机制研究

为揭示具有良好高温(1300～1600 ℃)抗氧化性能的SiC-Glass涂层在中低温(500～1200 ℃)条件下的氧化防护性能,对SiC-Glass涂层碳/碳(C/C)复合材料的中低温氧化行为和机制进行了系统研究.结果表明,SiC-Glass涂层C/C复合材料的中低温氧化失重服从直线规律,但氧化机制存在温度依赖性,可分为2个区段:(1) 低温区(500～800 ℃),氧化失重速率与温度服从Arrhenius关系,氧化主要受控于氧在涂层缺陷内的扩散速率;(2) 在中温区(800～1200 ℃),氧化失重速率与温度不服从Arrhenius关系,氧化过程受氧在涂层缺陷中的扩散、SiC内涂层材料的氧化、Glass外涂层的部分熔融愈合等多种因素联合控制.对比分析表明,SiC-Glass涂层的中低温抗氧化性能不及其高温抗氧化性能优异.中低温下,涂层缺陷愈合不充分是导致这一现象的主要原因.     

ZG30Cr29Ni9Si2NRE耐热钢的高温抗氧化性研究

对ZG30Cr29Ni9Si2NRE耐热钢在900℃和1100℃下进行高温抗氧化性试验,并用X-射线衍射法对氧化膜的结构进行分析.结果表明:该耐热钢在900℃下完全抗氧化,在1 100℃下抗氧化.氧化后期试样表面形成了保护性氧化膜,提高了材料的高温抗氧化性.     

NbCx-C三维网状纤维的氧化特性

对NbC材料在空气中的氧化特性进行热力学分析,并采用恒温氧化法研究了NbCx(x=0.98)-C 网状纤维在360～650℃范围内的空气中的氧化性能.发现在360℃以下,试样未发生明显地氧 化;在450～500℃恒温氧化后试样中发生C沉积;在600℃恒温氧化25 min后,试样完全氧化 .对其进行了在250～850℃的空气中热重和差热分析结果表明,NbCx-C网状纤维在400℃以后 开始明显地氧化并增重,480℃以后反应增重加速,570℃时增重达最大值,之后体系开始迅 速减重,原因是C继续氧化.据试样的最后失重值计算出其中含C量为20.6 mass％.     

T91钢超音速电弧喷涂45CT涂层在90%Ar+10%H2O气氛中的循环氧化行为

采用超音速电弧喷涂方法在T91钢上制备了45CT涂层,研究了样品在800℃和850℃的90%Ar+10%H2O气氛中的循环氧化行为,利用XRD和SEM/EDS分析了涂层氧化前后的表面成分和结构。结果表明:氧化后表面的氧化物主要由Cr2O3,NiCr2O4及NiO组成,850℃氧化后的表面氧化物还含有Fe2O3;45CT涂层在800℃下表现出良好的抗氧化性能,而在850℃氧化时,涂层出现裂纹,Fe通过裂纹快速向外扩散,导致涂层在氧化过程中失效。     

GX40CrNiSi25-12奥氏体耐热铸钢的高温氧化性能

采用恒温氧化试验研究了GX40CrNiSi25-12奥氏体耐热铸钢在不同氧化温度和氧化时间下的抗高温氧化性能,通过氧化质量增加法、光学显微镜、扫描电镜和能谱分析等方法表征分析了试验钢的氧化动力学、氧化膜形貌及成分变化。结果表明,试验钢在850、950和1050 ℃下的氧化动力学曲线均遵循抛物线规律;氧化100 h时,根据GB/T 13303—1991,平均氧化速率均属于1级完全抗氧化性级别。850 ℃和950 ℃下的氧化膜平整致密,由细小均匀密集排布的不规则多边形状氧化物组成;1050 ℃时,氧化膜中氧化物晶粒尺寸不均匀现象加剧。GX40CrNiSi25-12奥氏体耐热铸钢良好的高温抗氧化性与氧化膜中高Cr含量有关。     

K438铸造高温合金表面热浸镀铝涂层的抗氧化性能

针对K438镍基高温合金在高温条件下抗氧化性能不足的问题,采用热浸镀铝技术在其表面制备了铝化物涂层。经1000 ℃、1 h真空扩散退火处理后,对高温合金的热浸镀铝涂层开展了1000 ℃、250次的高温循环氧化试验,并采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等分析测试手段,对高温氧化后涂层截面组织进行了研究。结果表明,试验合金在1000 ℃、40次循环氧化后氧化增量曲线便开始下降,高温抗氧化性能较差,经1000 ℃、250次循环氧化后,形成了Al₂O₃、TiO₂、Cr₂O₃、NiO和尖晶石NiCr₂O₄、NiAl₂O₄等氧化产物。而热浸镀铝涂层经1000 ℃、40次循环氧化后,氧化增量变化较小,且经250次循环氧化后,氧化产物中未发现Cr₂O₃的存在,其高温抗氧化性能均较基体明显提高,其中热浸镀90 s的涂层高温抗氧化性能更好。     

TiB2掺杂对316L不锈钢厚膜电阻抗氧化性能的影响

目的厚膜电阻在电热膜方面的应用越来越广,而对于多孔陶瓷基体表面的厚膜电阻抗氧化性能的研究尚不多见。方法通过恒温氧化实验研究了TiB_2掺杂对不锈钢厚膜电阻在400、500、600、700℃下抗氧化性能的影响,采用XRD、SEM和EDS等方法分析了未掺杂及TiB_2掺杂两种厚膜电阻的相组成和显微组织。结果两种厚膜电阻的氧化动力学曲线均符合类抛物线模型,即(Δw)n=kt。在400℃下,两种厚膜电阻的指数n均为4,掺杂TiB_2电阻膜的氧化速率常数K1为1955.8 g4/(m8·h),而未掺杂TiB_2电阻膜的氧化速率常数K2为4694.9 g4/(m8·h),这是由于掺杂TiB_2厚膜电阻的致密度较高,使得厚膜电阻的抗氧化性能得以提高。高于500℃时,两种厚膜电阻的指数n均为2,掺杂TiB_2厚膜电阻的氧化速率常数大于未掺杂厚膜电阻。这是由于TiB_2氧化致使膜层内部出现间隙,膜层内部氧化严重(氧化产物主要为TiO_2、B_2O_3、Fe_2O_3以及(Fe_(0.6)Cr_(0.4))_2O_3),厚膜电阻抗氧化性能降低。结论不锈钢厚膜电阻中掺杂TiB_2可在400℃下提高膜层的抗氧化性能,而在500℃以上的高温环境下却有损于膜层的抗氧化性能。     

固溶态316LN不锈钢的氧化行为

研究了固溶态316LN不锈钢在900～1200℃空气中的氧化行为。结果表明,316LN不锈钢在900～1200℃范围内氧化增重与氧化时间的关系遵从抛物线规律,氧化速率常数kT随温度的升高而增大;316LN不锈钢的高温氧化具有选择性,氧化首先发生于富Cr的晶界处;900℃时氧化轻微,氧化膜主要为Cr2O3,1000℃时氧化膜组成为Cr2O3和尖晶石结构的MnCr2O4,1200℃时除Cr2O3和MnCr2O4外,还存在少量的FeCr2O4。316LN不锈钢的氧化激活能为278.765 kJ/mol,氧化速率常数为8.05×105exp{-278265/(RT)}。     

3Cr13钢高温抗氧化性能的研究

3Cr13钢分别在500、650、800及950℃高温下进行氧化试验,采用SEM、XRD分析氧化表面的形貌、成分和物相,探究3Cr13钢的高温抗氧化性能.结果表明:500℃时,试样表面氧化物膜不完整,氧化物量几乎为0;温度高于570℃时,氧化物在试样表面形成完整的覆盖膜,氧化速度仍很缓慢;而温度为950℃且氧化时间较长时,试样表面氧化物迅速增多,试样氧化反应剧烈.     

空心阴极电弧镀NiCrAlY涂层的抗氧化性能

采用空心阴极电弧离子镀技术制备NiCrAlY涂层,研究涂层的高温抗氧化性能。结果表明涂层组织致密,与合金结合状态良好。电弧离子镀NiCrAlY涂层在1 100℃恒温氧化100h后增重只有2.22mg/cm2,在100次循环氧化后仍没有失重现象,其抗恒温氧化和抗循环氧化性能远优于成分相近的超音速火焰喷涂、爆炸喷涂和大气等离子喷涂的NiCrAlY涂层。电弧离子镀NiCrAlY涂层在恒温氧化和循环氧化过程中表面均形成了连续致密、粘附性的氧化铝保护膜。氧化膜没有翘起和剥落现象,涂层组织在氧化后仍然完整致密。热喷涂NiCrAlY涂层在上述氧化过程中则生成了保护性较差的Ni、Cr和Al混合氧化物,并发生了氧化膜剥落,同时有严重的内氧化现象。