Internal Oxidation Thermodynamics and Isothermal Oxidation Behavior of AgSnO2 Electrical Contact Materials

研究了Ag-Sn合金内氧化热力学与恒温氧化行为。热力学计算结果表明,Ag-Sn合金内氧化在热力学上是可行的,并绘制了合金氧化热力学区位图。经氧化实验获得Ag-Sn合金恒温氧化行为曲线。Ag-Sn合金快速氧化的温度区间为550℃至800℃。随内氧化温度的升高,合金的氧化更为彻底并逐步趋于平稳。实验所得AgSnO2材料中,SnO2颗粒弥散分布于Ag基体中。在内氧化过程中,氧的扩散使合金内部发生氧化,并生成呈网状排布的氧化物。     

某些金属元素对Ag-Sn合金内氧化速度的影响

在0．4－0．6MPa氧压力,500和700℃下研究了某些金属元素对Ag-Sn合金内氧化速度的影响。还用SEM研究了Ag-6.5Sn-1.1Bi-0.6Cu合金内氧化层的微观结构。结果表明,氧化层厚度与时间成抛物线关系。添加金属元素对Ag-Sn合金的内氧化速度有明显的影响,易氧化的金属元素能加速Ag-Sn合金内氧化。氧化物以微细颗粒分布在银基体中,发现在晶界处有部分氧化物聚集,并且有2－5μm以某种氧化物为主的细小颗粒。     

Ag-Sn合金氧化行为的研究

    研究了4种不同锡含量的Ag-Sn合金在700℃和800℃的氧化行为.结果表明,当锡含量小于4 mass%时,在表面有银出现,其下形成一层薄的外氧化膜,氧可以扩散到基体内部使基体完全内氧化;当锡含量大于5 mass%时,在合金的外表面出现少许银,其下为较厚的连续外氧化膜,内氧化前沿为富集内氧化产物并沿原合金晶界连成的网络.文中对这两种特性的氧化行为进行了具体阐述.     

高Cr镍基合金的高温内氧化和内氮化行为

通过对镍基合金进行不同温度的恒温氧化试验、横断面的组织形貌观察及微区成分分析,研究一种高Cr镍基合金在恒温氧化期间的氧化物分布特征、内氧化及内氮化行为。结果表明:该高Cr镍基合金在850、900、950和1 000℃空气中氧化100 h期间,合金表层发生元素的外氧化,且在外氧化膜中出现分层结构,由表及里各层中的主要氧化物分别为Al2O3、Cr2O3、NiCr2O4和NiAl2O4、Cr2O3、CrTaO4和Al2O3;合金在900℃以下为完全抗氧化级,900~1 000℃为抗氧化级。该合金在各温度的恒温氧化期间,均发生元素Al的内氧化和内氮化;与外氧化膜相邻的区域为元素Al的内氧化区,远离外氧化膜的基体内部形成元素Al的内氮化区;随恒温氧化温度的升高,内氧化区和内氮化区的深度增加,内氧化物和内氮化物的尺寸增大。其中,在内氧化物、内氮化物周围形成元素Al的贫化区,在贫化区内发生-′相的分解及贫乏。     

纳米化对M951合金高温氧化性能的影响

采用磁控溅射的方法在M951铸造合金表面制备了相同成分的纳米晶涂层,研究了涂层在1 000℃和1 100℃空气中的恒温氧化行为及在1 000℃空气中的循环氧化行为,并与粗晶合金进行了对比。同时利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDX)和透射电子显微镜(TEM)对合金及涂层样品氧化前后的微观形貌及相组成进行了分析。结果表明:1 000℃恒温氧化后合金表面形成了连续的以Al2O3为主的氧化膜;1 000℃循环氧化及1 100℃恒温氧化后合金表面氧化物分层,外层为NiAl2O4,内层为Al2O3,合金中形成了富Nb的内氧化物,氧化膜发生明显开裂和剥落。而在上述所有试验条件下,纳米晶涂层表面都形成了薄而连续且粘附性好的α-Al2O3保护性氧化膜。纳米化促进了M951合金表面以Al2O3为主的氧化膜的形成,增强了氧化膜的粘附性,显著提高了合金的抗氧化性能。     

AZ61镁合金高温氧化过程

采用静态增重法研究了铸态AZ61镁合金在400～550℃下的恒温氧化动力学行为。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)和激光粒度分析仪(LPSA)分别对氧化产物形貌、相组成和尺寸进行分析。结果表明:合金400℃时表现出良好的抗氧化性,温度升高抗氧化性降低;450℃和500℃时合金氧化动力学均遵循偏离平方抛物线规律;氧化产物为MgO;550℃时,合金氧化严重至燃烧,产物为MgO,Mg3N2和MgAl2O4。影响AZ61合金高温氧化的重要因素是共晶相的熔化温度,伴随β相的熔化,合金氧化过程经历全面氧化到选择性氧化的转变,基体严重氧化甚至燃烧。     

GH3535合金700℃恒温氧化行为研究

利用增重法,研究了GH3535合金在700℃/700 h下的恒温氧化行为。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EPMA)和同步辐射荧光(SRXRF)分析技术研究了GH3535合金高温氧化膜的氧化动力学、形貌及氧化物的组成。结果表明,GH3535合金在700℃/700 h氧化后表面氧化膜无明显剥落,氧化动力学曲线遵循立方规律,氧化膜厚度为5μm左右,无内氧化现象发生。700℃下,GH3535合金属于完全抗氧化等级。合金表面生成的氧化膜成分以Ni O、Cr2O3、Ni Cr2O4和Ni Mn2O4为主。     

溅射纳米晶Ni20Cr涂层的高温氧化行为

利用溅射法在Ni20Cr合金表面制备相同成分的纳米晶涂层,研究了该合金与纳米晶涂层在空气中1000℃的恒温氧化和抗循环氧化行为.结果表明,纳米晶涂层恒温氧化时生成单层连续氧化膜,氧化产物以Cr2O3为主,有少量的NiCr2O4存在.经1000℃循环氧化,纳米晶涂层生成的氧化物致密且颗粒细小,氧化膜相对较完整.溅射纳米晶...     

TC4合金双辉等离子渗Cr高温氧化行为

研究了双层辉光等离子渗Cr对TC4合金650、750、850℃恒温氧化性能的影响。结果表明：渗Cr后,表面梯度合金层显著提高了TC4合金的高温氧化性能,Ti-Cr互扩散层可有效阻止氧向基体扩散。氧化过程中,Ti、Cr向外扩散形成TiO2/Cr2O3氧化膜,其形态与氧化温度有关。850℃氧化100 h后,渗Cr试样表面形成致密Cr2O3膜,恒温氧化性能优于NiCrAlY热障涂层。     

NiCrAlY涂层对单晶镍基合金高温氧化行为的影响

通过对有无NiCrAlY涂层镍基单晶合金进行不同温度的恒温氧化动力学曲线测定及组织结构观察,研究了纳米晶NiCrAlY涂层对高Cr单晶镍基合金高温氧化行为的影响。结果表明：在高温氧化期间,无涂层试样发生明显的氧化、内氧化和内氮化,在表层为Al2O3、Cr2O3的混合氧化物,在次表层氧化物中富含元素Ta,而元素Al贫化,并在近基体区域存在内氧化物;随氧化温度升高,元素Al的贫化区尺寸增大,其中,富Ta相可抑制基体中元素Al向外扩散,延缓合金的氧化速率。合金在氧化初期增重迅速,而恒温氧化增重动力学曲线呈现起伏波动的原因,归结于表面氧化膜的形成与剥落。高Cr单晶合金经溅射NiCrAlY纳米晶涂层,可有效改善合金的抗氧化性能;有涂层试样在不同温度的恒温氧化动力学曲线仅在氧化初期有轻微增重而后趋于平稳,其形成的Al2O3氧化膜不发生明显的剥落,仅在基体近涂层/基体界面区域存在少量AlN内氮化物。     

铸造镍基高温合金K447的高温氧化行为

用静态增重法测定了铸造镍基高温合金K447在700℃～950℃空气中的恒温氧化行为,其氧化动力学符合抛物线规律.在900℃以下为完全抗氧化级,在900℃～950℃为抗氧化级.X射线衍射、扫描电镜和能谱分析表明,K447氧化膜分为3层：外层是疏松的Cr2O3和TiO2的混合物,并含有少量的NiO及NiCr2O4尖晶石;中间层是Cr2O3;内氧化物层是Al2O3,并含有少量TiN.     

高铬镍基合金熔融硫酸盐热腐蚀过程中内氧化和内硫化行为的研究

通过对镍基合金进行不同温度的恒温熔融硫酸盐热腐蚀试验,对腐蚀产物横断面进行形貌观察及微区成分分析,研究了一种高铬镍基合金在恒温热腐蚀期间腐蚀产物分布特征及内氧化、内硫化行为。结果表明,该高铬镍基合金在900和950℃腐蚀100 h期间,合金氧化和硫化同时发生,且腐蚀产物中出现分层结构,由表及里各层中的主要氧化物分别为:Al2O3和Cr2O3,Al2O3,CrS。该合金在各温度的恒温热腐蚀期间,均发生Al元素的内氧化和Cr元素的内硫化;与外氧化膜相邻的区域为Al元素的内氧化区,远离外氧化膜的基体内部形成Cr元素的内硫化区;随腐蚀温度升高,内氧化区和内硫化区深度增加,内氧化物和内硫化物的尺寸增大。     

银稀土合金的氧化研究

研究了银稀土合金内氧化的热力学和动力学问题。研究结果表明，银稀土合金的内氧化在热力学上是可行的。实验测出了银稀土合金的氧化动力学曲线和氧化速率曲线，结果表明AgCe合金的氧化速率大于AgY合金；[O]在合金中的扩散除了和温度、时间有关外，还和合金中溶质的原子尺寸、原子电负性、原子价，原子序数、熔点有关。     

TC4合金特高温下的氧化行为研究

通过Gleeble-1500热模拟机研究了特高温下TC4合金的氧化行为。结果表明，1300℃以上的氧化随着氧化温度的升高和保温时间的延长，氧化增重持续增加，并远远大于1150℃时的氧化增重：氧化产物中的V2O5具有挥发性，在合金的外表层无法形成保护性的Al2O3氧化膜，次外层中TiO2氧化膜和Al2O3氧化膜在低于1150℃温度时有一定的抗氧化作用，在1300℃以上形成的氧化膜以疏松的TiO2为主。     

Y对新型Fe-Ni-Cr-Al合金高温氧化行为的影响

利用恒温氧化试验研究了不同Y含量的新型Fe-Ni-Cr-Al合金在1300℃空气中的氧化行为，采用X射线衍射仪器（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）研究了氧化产物类型和分布。结果发现Y的添加有益于提高Fe-Ni-Cr-Al合金的抗氧化能力，其原因是Y元素的添加促进了Fe-Ni-Cr-Al合金表面形成致密的尖晶石和氧化铬的复合保护层，减缓了基体合金元素的扩散，同时，Y的加入促进了Al2O3由内氧化向外氧化的转变，减缓了合金内氮化进程，整体提高了合金的抗氧化性能。     

Fe-Y合金在800℃空气中的氧化行为

研究了Fe-5Y和Fe-10Y合金在800℃空气中的氧化行为。结果表明：二元Fe-Y合金氧化动力学曲线不规则,此温度下Fe-10Y合金的氧化速率高于Fe-5Y合金的氧化速率。Fe-5Y合金及Fe-10Y合金形成了相似的氧化膜结构,且它们都发生了内氧化现象。同时合金未形成单一的Y₂O₃层,这归结于Y在Fe中非常低的溶解度及合金中两相共存而阻碍了Y通过合金向外扩散。     

Ag-Sn-In合金粉末的氧化参数研究

采用雾化法制备Ag-Sn(9.7-χ/10)-In(χ=0,0.5,1.0,1.5,2.0)合金粉末。Ag-Sn-In合金粉末在空气中进行内氧化。实验结果表明，χ=0.5的样品的氧化率始终低于χ=0的样品的，说明微量添加In未促进氧化率的提高，相反抑制了其氧化过程；χ=（1.0,1.5,2.0）的样品氧化率的变化奇异：在温度低于700时，它们的氧化率高于χ=0，当温度和保温时间达到一定参数时，χ=0的氧化率变得更好。这说明在低温氧化时，添加In（1.0≤χ≤2.0）有利于氧化进行，而高温长时间氧化时，添加添加剂In作用不大，甚至会降低氧化率。通过全面试验探究出各样品均能取得较优氧化率的合理氧化温度参数为750℃。     

Ti811合金的高温氧化行为

利用扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜,研究了Ti811合金在700～900℃的静止空气中的氧化行为,分析氧化时间、温度等因素对合金氧化动力学行为的影响.结果表明,合金的氧化动力学曲线主要为抛物线类型;低温短时氧化时,铝的热力学优势占主导,高温长时氧化时,钛的氧化动力学优势占主导;氧化皮与被氧化金属之间、氧化皮不同层次及复杂混合型氧化皮中不同相之间,由于结构上存在差异,将在界面上产生结构内应力,使氧化皮发生开裂或剥落.     

γ-TiAl基合金的高温氧化行为研究

研究了γ-TiAl基合金Ti-44Al-4Ta-1W-0.1C在815~925℃内的氧化行为。合金氧化增重试验、XRD和SEM分析结果表明,Ti-44Al-4Ta-1W-0.1C合金在815~925℃内氧化0~200h,由Wagner的氧化经验公式计算得氧化指数n在2~3.8,氧化激活能为213kJ/mol,氧化符合抛物线规律。试样表面形成的氧化层随氧化温度的升高及时间的延长,其厚度不断增加,与氧化动力学规律相一致。该合金经长时间氧化后,该氧化产物由Al2O3、AlTaO4和TiO2组成。     

离子注入Y~ 对Ni30Cr定向凝固合金氧化行为的影响

利用热重分析(TGA)、扫描电镜、能谱分析、电子探针及X射线衍射等技术研究了离子注入1×10~17Y~ /cm~2对Ni30Cr定向凝固合金1000℃恒温氧化行为的影响。合金的横向和纵向虽具有不同的显微结构,但氧化行为相似。注入Y~ 降低了合金的氧化速率约1～2倍,细化了氧化膜晶粒,抑制了晶界优先氧化及内氧化现象的发生,减少了界面空洞,增强了膜的粘附性。产生上述结果的原因在于注入Y~ 改变了合金的氧化机制,未注Y~ 合金的氧化膜主要靠铬向外扩散生长,注Y~ 合金则主要靠氧向内扩散生长。