多相Ni3Al基高温合金微区氧化行为

以多相Ni₃Al基高温合金为对象,通过热处理得到了3种微区结构：枝晶干γ’+γ两相区、枝晶间β相和包裹着枝晶间β相的γ’包覆层,研究了不同微区组织在1000℃的等温氧化行为。3个微区在氧化初期呈现出不同的氧化行为：γ’包覆层处为明显的双层氧化膜结构,呈现胞状凸起,外部是混合层(Ni O、Ni Fe₂O₄和Al₂O₃),内部为单一Al₂O₃层,而枝晶干γ’+γ两相区和枝晶间β相形成单层Al₂O₃膜。随着等温氧化时间的延长,由于晶格扩散占据主导地位,不同微区氧化膜厚度差显著缩小,3个微区的氧化膜组成逐渐趋于一致,形成致密单一的Al₂O₃层。     

Pt改性Ni3Al基合金短时高温氧化行为研究

用冷坩埚悬浮熔炼制备了Ni-xPt-25Al(x=0,10,20,30,at%)系列合金,利用X射线衍射仪、同步热分析仪、扫描电镜和光电子能谱仪(XPS)分析了Pt的添加对晶体结构的影响,研究了Ni-xPt-25Al合金的氧化动力学曲线、氧化物形貌以及抗氧化性能。结果表明:随着Pt含量的升高,Pt改性Ni_3Al基合金仍保持γ′相。升温过程和短时等温阶段合金的氧化动力学特征分别符合线性和抛物线氧化物生长动力学规律。Pt有利于氧化物的快速形成,且随Pt含量的增加,氧化膜的完整性和致密性均有所改善。     

Re对Ni_3Al-Mo基合金的1150℃氧化性能的影响(英文)

研究3种Ni3Al-Mo基合金在1150℃时的静态氧化行为。采用XRD、SEM和EPMA对氧化后试样的表面、截面形貌以及元素在氧化膜的分布进行研究。结果表明:氧化膜主要分为3层,最外层为NiO层,中间层由NiO、NiAl2O4及少量NiMoO4组成,最内层主要由富Al的NiAl2O4、Al2O3组成。Re元素主要分布在中间层,在氧化过程中起到"扩散障"作用,降低Al、Mo元素向外扩散的速率,促使在内层形成富铝氧化膜层以降低氧化速率,提高合金的抗氧化能力。     

注入Ce+对预氧化的Ni20Cr合金1050℃氧化行为的影响

研究了Ni20Cr及经预氧化处理后的合金表面离子注入Ce^＋在1050℃空气中的氧化行为。结果表明，经0.5h和1h预氧化处理后的合金离子注入对其氧化行为的影响与合金表面直接注入的作用类似，可降低合金氧化速度和改善氧化膜粘附性，但所起作用的程度略有不同。     

Ti60高温钛合金氧化行为研究

研究Ti60高温钛合金在600～750 ℃范围内的氧化行为.氧化增重试验及XRD、SEM分析结果表明,Ti60合金在600～750 ℃范围内氧化0～100 h条件下,由Wagner的氧化经验公式计算得氧化指数n在1～2之间,氧化激活能为256 kJ/mol,氧化符合线性-抛物线混合规律.在600 ℃氧化100 h及750 ℃氧化10 h,氧化产物为TiO2,经750 ℃、100 h长时间氧化后,表面有少量Al2O3生成,氧化物优先沿原始β晶界形核.氧除了会在试样表面形成氧化层外,还会向基体中扩散形成脆性富氧层,从而影响合金力学性能.随着氧化温度的升高和时间的延长,富氧层厚度增厚.     

Ni-Cr-W高温合金渗铝涂层1100℃恒温氧化行为

系统地研究了Ni-Cr-W高温合金铝覆涂层在1100℃的恒温氧化行为。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等技术对试样进行观察与分析。结果表明,铝覆涂层的氧化动力学曲线分为初期快速氧化阶段和中后期缓慢平稳氧化阶段。在整个氧化过程中,铝覆涂层表面形成的氧化物经历了由晶须状的θ-A12O3→等轴的α-A12O3→α-A12O3→颗粒状α-A12O3→颗粒状团聚α-A12O3变化过程。碳化物在氧化初期可有效阻止由Ni和Al元素的互扩散所引起的涂层退化。     

渗铝涂层对Ni3Al—Mo基合金高温氧化的防护作用及机理

采用高活度渗铝工艺在ＩＣ－６（Ｎｉ３Ａｌ－Ｍｏ基）合金表面获得内扩散型渗铝涂层，在氩气环境下对渗铝涂层进行扩散处理。利用光学显微镜、ＳＥＭ、ＥＰＭＡ、ＸＲＤ分析研究了涂层的成分及组织结构，测定表明，涂层中的钼以Ｍｏ３Ａｌ沉淀相的形式存在。等温氧化及循环氧化实验表明，渗铝涂层的抗高温氧化性能明显优于ＩＣ－６合金；保护性的Ａｌ２Ｏ３氧化膜阻止了钼的氧化物的形成，避免了ＩＣ－６合金在循环氧化中出现的Ｎｉ     

微晶Ni3Al高温氧化的动力学规律

对比研究了Ｎｉ３Ａｌ微晶处理前后在１０００℃氧气中高温氧化的动力学规律。研究结果表明,微晶化处理后,合金氧化速率显著降低,抗氧化性能大大提高;微晶Ｎｉ３Ａｌ氧化动力学规律与Ｗａｇｎｅｒ高温氧化抛物线规律相比,具有明显的负偏差。由于微晶化后形成的氧化膜是微晶,晶界密度极大增加,短路扩散远远大于晶格扩散,根据多维缺陷对氧化动力学的影响规律,并考虑氧化物晶粒长大动力学,推导出微晶氧化动力学服从四次方规律ｘ４＝ｋｐｔ,实验结果与推导结果符合得非常好。     

IMI834和Ti—1100在550℃～750℃高温下的氧化行为

利用Ｘ射线衍射，扫描电镜及电子探针观察并分析了ＩＭＩ８３４和Ｔｉ－１１００高温钛合金在５５０℃～７５０℃在气下的氧化层的结构、形貌及成分分布。结果表明：ＩＭＩ８３４和Ｔｉ－１１００合金在６００℃～７５０℃区间表现出抛物线氧化规律。氧化层表面形成的Ａｌ２Ｏ３保护膜阻挡了氧的渗透，降低了氧化速度；Ｎｂ元素有利于改善氧化层的性质，提高高温钛合金的抗氧化性。合金氧化所吸收的氧除形成ＴｉＯ２氧化层外，还溶解     

高铬含量Fe-Cr合金800℃的循环和恒温高温氧化行为

研究了高铬含量的Fe-20Cr、Fe-30Cr和Fe-40Cr三种合金在800℃,空气中的循环氧化行为和0.1 MPa纯氧气中的恒温氧化行为。三种合金在循环氧化条件下的氧化动力学均不规则,随着Cr含量的增加,其抗氧化性能逐渐增强。24 h氧化后,Fe-20Cr单位面积增质最大,其值为2.21×10^-2 mg/(cm²·h),Fe-40Cr单位面积增质最小,其值为1.45×10^-2 mg/(cm²·h)。结果表明:三种合金的恒温氧化动力学曲线均可分为暂态氧化和稳态氧化两个阶段,每个阶段都能较好地符合抛物线规律。总体上来说,恒温条件下三种合金都具有优异的抗高温氧化性能,其24 h单位面积氧化增质比循环氧化下降了将近一个数量级。但随着Cr含量的增加,三种合金抗氧化性能逐渐下降,Fe-20Cr反而具有最佳的抗氧化性能。在循环和恒温氧化条件下,三种Fe-Cr合金均生成了单一的保护性Cr₂O₃外氧化膜。     

TP439不锈钢在800℃高温水蒸气中的初期氧化行为

研究了TP439不锈钢在800℃高温水蒸气中的初期氧化行为。采用恒温氧化法测试了TP439不锈钢在800℃高温水蒸气中的氧化动力学曲线。通过场发射电子扫描显微镜(FE-SEM)观察试样氧化后的形貌,采用能谱分析(EDS)及X射线衍射(XRD)分析膜层的表面成分及相结构。结果表明：TP439不锈钢在初期阶段的氧化速率较快,氧化动力学符合线性氧化规律,线性速率常数kl为5.21×10(-2) mg/(cm²·h),氧化过程受界面反应控制;随着氧化时间的增加氧化膜逐渐变厚,第二阶段的氧化动力学遵循抛物线规律,抛物线速率常数kp为1.54×10^-3 mg²/(cm⁴·h),氧化速率的控制步骤由界面反应控制转为扩散控制。TP439不锈钢氧化产物的主要成分为(Cr,Fe)₂O₃和少量的Cr₂O₃、Fe₂O₃、FeCr₂O₄尖晶石氧化物。在...     

壁厚对某Ni3Al基高温合金铸件的微观组织及性能影响研究

通过设计不同壁厚薄板铸件,研究了不同壁厚对Ni₃Al基高温合金铸件组织和性能的影响。随着壁厚的增加,合金的二次枝晶臂随之增加。从元素分布上看,壁厚的增加会降低合金中Hf、Cr和Mo元素的偏析程度,促进Ti元素向枝晶间的偏析以及Al元素向枝晶干偏析,W元素的偏析程度则总体下降。从力学性能上看,壁厚增加会导致合金的拉伸强度和拉伸塑性显著增加。     

新型镍基高温合金950℃氧化行为的研究

利用静态增重法研究新型镍基高温合金950℃氧化动力学,氧化增重分段遵循抛物线规律.并且通过XRD、SEM和EDX等观察和分析.结果表明,新型镍基高温合金氧化膜的组成主要以Cr2O3为主,并且含有(Co,Ni)Cr2 O4,Al2O3及TiO2,在氧化过程中,发生了内氧化.     

Mar-M247高温合金900℃下的氧化行为研究

为探究燃气轮机用高温合金在服役环境中组织结构变化及其对合金氧化性能的影响,利用扫描电镜和能谱表征了MarM247镍基高温合金在900℃长时效后的显微组织,研究其在1000、3000、5000、8000h时效后的氧化性能。结果表明,时效1000h的氧化初期合金表面氧化物相变化较快,Al₂O₃氧化膜不完整,氧化膜增厚较快;随着氧化时间增加,富W氧化膜内生成大量孔洞和岛状不连续WO2,导致内层Al₂O₃膜界面发生剥落,外层氧化膜结构得到简化,内层Al₂O₃膜增厚且变得均匀;时效8000h后氧化层总厚度和内层Al₂O₃膜变化幅度明显减小,整个氧化膜结构趋于稳定。由于内层保护性Al₂O₃膜的增厚和结构均匀连续,使得合金的氧化性能提高。     

改型低膨胀Thermo-Span高温合金650℃的氧化行为

改型低膨胀Thermo-Span高温合金具有较低的热膨胀系数,通过减少Cr增加Al和加入微量B,显著提高了合金的综合力学性能。采用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDAX)方法,研究改型低膨胀Thermo-Span合金在650℃的氧化机理,结果显示改型合金晶界析出含B化物,并促进晶界相析出,标准合金650℃氧化100h表面除有较多的Fe、Co氧化物还有大量的Fe氧化物生成,而改型合金表面氧化物主要为Fe、Co氧化物,改型合金次表层Cr和Al富集,使氧化速率降低,合金保持高的抗氧化性能。     

梯度NiCrAlY涂层的1000和1100℃氧化行为研究

采用电弧离子镀技术及后续热处理工艺在镍基高温合金上制备了均匀NiCrAlY涂层和梯度NiCrAlY涂层,分析了2种涂层的组织结构,对比研究了2种涂层静态空气下1000和1100℃恒温氧化行为以及1100℃的循环氧化行为.结果表明:均匀NiCrAlY涂层由γ′/γ相和少量β-NiAl相、α-Cr相组成,成分分布均匀;梯度NiCrAlY涂层具有外层富Al和内层富Cr的结构,其中外层由β-NiAl相和少量γ′/γ相、α-Cr相组成.一方面,梯度涂层的初始Al含量较高;另一方面,氧化过程中其富Cr区两侧出现了对富Al区的Al向基体扩散起阻碍作用的Cr(W)析出带.这两方面使梯度涂层长时间维持更多的Al存储相,提升了氧化膜的迅速生成及再生成能力,从而使涂层具有较好的抗氧化性能.     

哈氏C-2000合金在等温氧化时第二相沉淀析出行为

研究了哈氏C2000合金在800℃100h空气中等温氧化后合金基体中第二相的沉淀行为。氧化后基体中析出了富Mo相,可确定该富Mo相为具有金刚石结构的Mo3Ni3C型碳化物。富Mo相沿晶界和晶内分别呈现出非连续和连续条状形貌特征。然而,经深腐蚀后,晶内和晶界处形貌均发生了变化,即,沿晶界出现了大量白色絮状物,晶内则出现了具有金刚石结构的腐蚀坑。由于富Ni和富Cr区域具有更负的电极电位,因而使得这些区域在深腐蚀后更易被侵蚀。     

B元素对某Ni3Al基高温合金的微观组织和力学性能的影响研究

由于Ni₃Al基高温合金具有抗蠕变强度大、耐腐蚀、抗氧化等优异的高温性能。作为多组元的金属间化合物,合金组分的变化会直接影响到Ni₃Al基高温合金的性能表现。为优化合金成分,获得最佳的合金性能,研究了晶界强化元素B含量变化对Ni₃Al基高温合金组织和性能的影响。结果表明,合理控制B元素含量,能够增加合金的持久时间和塑性。当B元素含量在0.012%～0.021%时,合金在1 100℃的拉伸性能和1 050℃/100 MPa及1 100℃/60 MPa的持久性能达到最佳。     

纳米晶Ni-12Cr合金800℃高温氧化动力学和氧化膜结构演化

利用聚焦离子束扫描电镜和扫描透射电镜研究了粗晶和纳米晶结构的Ni-12Cr合金在800 ℃空气中氧化的动力学行为和氧化膜的结构演化。结果表明,氧化初期25 s时,粗晶和纳米晶的氧化膜均为外层NiO和内层富Cr的双层结构。随着氧化的进行,粗晶氧化膜演化为NiO/ (NiO+NiCr₂O₄) /疏松 Cr₂O₃/内氧化层的多层结构;而纳米晶发生了Cr的选择性氧化,形成了保护性Cr₂O₃膜,Cr₂O₃以非晶晶化的方式形核生长;纳米晶保护性氧化膜的形成早于纳米晶粒的粗化。根据有效扩散系数修正的Wagner理论,Ni-12Cr合金在800 ℃发生由内氧化向外氧化转变的临界晶粒尺寸约为94 nm。纳米晶的氧化动力学曲线分为两个阶段,转折点约为氧化1 h。两阶段均符合抛物线规律,抛物线速率常数k_p分别为1.76×10^-13和1.58×10^-14cm^2<...     

Haynes230合金在1100℃的恒温氧化行为

利用SAXD和SEM(EDAx)研究了Haynes 230合金在1100℃的恒温氧化行为.结果表明:氧化膜主要由Cr2O3和(Ni、Mn、Cr)3O4组成.随着氧化时间的延长,形成了多层氧化膜.外部的(Ni、Mn、Cr)3O4氧化膜可以阻止内部Cr2O3氧化层的挥发.氧化增重近似遵循抛物线规律.由于Cr和Mn的快速向外扩散,靠近氧化膜的基体化学成分发生变化,从而导致合金表层组织恶化,形成沿晶界分布的富Al的内氧化物、孔洞以及无碳化物区域.