高温空气介质下T91钢氧化动力学研究

用热分析天平连续称重法和线性回归分析对高温空气介质下T91钢氧化动力学进行研究。结果表明，T91钢在650、675℃时的水蒸气氧化动力学遵守三次抛物线规律；在700℃和750℃时遵守双直线规律。     

T91钢高温水蒸气氧化动力学研究

利用热分析天平连续称重法和线性回归分析,对T91钢高温水蒸气氧化动力学进行了研究。结果表明,T91钢在550℃、600℃和650℃时的水蒸气氧化动力学遵守y^2=kt＋c二次抛物线规律;在700℃和750℃时遵守y=kt＋c的双直线规律。     

水蒸汽含量对SA213T91钢650 ℃氧化行为的影响

研究了ASME213 T91钢(T91钢)650℃下在(Ar+H2O)气氛中不同含量的水蒸汽中的高温氧化行为.T91钢在5%、7%和10%Ar+H2O气氛中氧化10 h的氧化动力学曲线表明,在含5%H2O气氛中氧化时,动力学符合抛物线规律,在其余两种浓度下氧化遵从分阶段抛物线规律.随水蒸汽含量的增大,氧化速度明显增大.在T91钢表面形成了多层结构的氧化膜.氧化膜组成从外到内依次为Fe2O3,Fe3O4和(Fe,Cr)3O4.探讨了不同含量的水蒸汽对T91钢氧化行为的影响机理     

铜砷共存时砷含量对钢的高温氧化行为与热裂性的影响

采用热重分析仪、扫描电镜(SEM)和Gleeble模拟热压缩试验等研究了铜砷共存时砷含量对含0.22mass％Cu钢的高温氧化行为(1000～1150℃)及热裂性的影响.结果表明:当氧化温度低于1100℃时,试验钢的氧化动力学先服从线性规律,后服从抛物线规律;当温度高于1100℃时,氧化后期脱离抛物线规律.随砷含量的增加,试验钢的抛物线阶段的氧化速率常数Kp和氧化增质量增加,氧化激活能降低.砷含量越多,试验钢的氧化层总厚度越厚.钢中砷元素的加入量越多,向基体渗透的富铜液相量越大,钢在热加工过程中的表面热裂倾向性越大,并且富铜液相量和钢表面热裂倾向性在1050℃时达到最大.     

3种锆合金的高温氧化行为

对Zr-A和Zr-B锆合金在700-1200℃的O_2中进行了等温氧化实验,观察了合金的氧化动力学行为和基体微观结构演变,并与低Sn的Zr-4合金作了对比.结果表明,700—1200℃氧化时,3种锆合金的动力学曲线基本服从抛物线规律,Zr-B合金在700℃氧化1200 s后速率出现转折;800℃时Zr-A和Zr-B合金的氧化速率出现转折;1000℃时3种合金动力学曲线由抛物线变为近似直线;1100℃以上氧化时,动力学曲线呈抛物线规律,未出现转折.在1100℃以上氧化时,合金成分对3种合金的高温氧化性能影响甚微.依据氧化增重数据得到了3种合金在700—1200℃氧化反应的抛物线速率常数K_p的表达式.     

Zr-Sn-Nb合金1000~1250℃蒸汽氧化行为

核反应堆包壳管在失水事故中会因剧烈的高温蒸汽氧化而破裂,从而引起核燃料泄露的严重后果。为此,本文研究了Zr-Sn-Nb核包壳合金1000~1250℃蒸汽氧化行为。采用增重法计算了蒸汽氧化试样单位面积的质量变化,通过扫描电子显微镜观察了蒸汽氧化试样截面形貌并测量了氧稳定α相层(α-Zr(O))和氧化锆层(ZrO₂)厚度,得到Zr-Sn-Nb合金氧化增重和α-Zr(O)、ZrO₂层生长动力学曲线。结果表明：1000℃蒸汽氧化时,α-Zr(O) 层生长动力学曲线始终服从抛物线规律;氧化1500s后,氧化增重和ZrO₂层生长动力学曲线由抛物线转变为直线规律,ZrO₂层内产生大量裂纹。1100~1250℃蒸汽氧化时,氧化增重和α-Zr(O)、ZrO₂层生长动力学曲线均服从抛物线规律, ZrO₂层结构始终保持完整。Zr-Sn-Nb合金的抗氧化性能优于Zr-4合金,其ZrO₂层和α-Zr(O)层生长速度慢于Zr-4合金。     

含硅、磷钢在2%残氧气氛下的高温氧化行为研究

通过热重试验测量了Si、P含量不同的3种钢在2%残氧气氛下的氧化动力学;研究了Si、P含量对不同钢种氧化的影响。通过高温氧化动力学试验,发现3种钢的氧化动力学符合抛物线规律,计算得到3种钢的氧化激活能分别为90.04、9187、239.95 kJ/mol。在800~1 100 ℃的氧化过程中,氧化速率随着S、P含量的增加而减小;当温度上升至1 100 ℃以上,氧化速率随着Si含量的增加而增大,当钢中Si的质量分数超过0.67%时,影响尤其显著。     

含Nb高强钢等温氧化行为研究

设计了5种不同等温通氧温度,运用热重分析仪(STA)研究不同温度对含Nb高强钢氧化行为的影响。采用扫描电镜观察了氧化铁皮的形貌,并运用Image-Pro Plus图像分析软件对Fe_2SiO_4层渗透深度进行统计。结果表明,含Nb高强钢在不同等温通氧温度下,其氧化增重曲线不同。温度为1150℃时(低于Fe_2SiO_4熔点1173℃),试样的氧化增重曲线为抛物线;当温度为1200℃或1235℃时,试样的氧化增重先经历一段直线,随后转为抛物线。另外,临界时间点t_c(线性规律转换为抛物线规律的时间转折点)随着温度的升高而推迟。当温度继续升高至1260、1300℃时,试样的氧化增重为线性规律,可预测当氧化时间进一步增加时,该氧化增重曲线会转变为抛物线,且该临界时间点会进一步推迟。此外,随着加热温度的升高,Fe_2SiO_4的渗透深度逐渐增大,但当温度高于1260℃时,Fe_2SiO_4渗透深度增加趋于平缓。     

铁基高温金恒温氧化行为研究

采用OM,XRD及SEM/EDX研究了铁基高温合金GH 1140的高温静态空气氧化行为,得到了该合金的氧化动力学曲线、氧化膜形貌及其相组成,评价了合金的抗氧化性能并分析了其氧化机理.结果表明:铁基高温合金GH1140在750～900℃时氧化动力学遵循抛物线规律,无氧化膜剥落;在950℃氧化时氧化动力学近似遵从直线规律,且有少量氧化膜剥落;合金氧化过程中有内氧化现象发生,生成的氧化膜以Cr2O3为主;该合金可满足850℃以下高温使用要求.     

锌蒸气高温气相氧化动力学

用热重法测定了锌蒸气在不同温度和气氛下的氧化动力学曲线,用扫描电镜观察分析产物的结晶形貌.结果表明:氧化动力学遵守直线规律时,产物的结晶形貌是无定形、颗粒状和单针状;氧化动力学曲线为抛物线规律时,产物的结晶形貌是四针状和多针状.氧化动力学转变规律的原因是锌蒸气中存在超细锌微粒与气态锌原子的动态平衡.应用动力学理论和上述结果推断了相关条件下的动力学机理函数和动力学常数,研究了锌微粒的氧化过程并求出了锌原子通过氧化膜层的扩散系数.