DD421单晶高温合金在无SOx气氛下的低温热腐蚀硫化行为

采用涂盐法研究表面涂覆有90％(质量分数,下同)Na2 SO4+10％NaCl混合盐(750℃熔融态)和纯Na2 SO4盐(750℃固态)的第二代镍基单晶高温合金DD421在750℃大气环境下(无SOx气氛)的热腐蚀行为.结果表明:在熔融混合盐腐蚀介质中,硫化反应主要由液相熔融盐侵蚀所导致.热腐蚀100 h后合金腐蚀产物主要为典型的简单氧化物(Al2 O3,Cr2 O3,TiO2)以及Ni/Cr/Ti的硫化物.而在纯Na2 SO4固态盐热腐蚀实验中,热腐蚀100 h后合金腐蚀产物与混合盐实验中的产物基本相同,但其腐蚀层厚度相对更薄,硫化物尺寸相对更大.结合热力学和微观组织分析,本研究明确了在无SOx气氛的腐蚀环境下合金元素能够与固态Na2 SO4盐发生硫化反应.     

预涂覆碱金属硫酸盐的HR3C在含SO_2气氛中的热腐蚀行为

为了探讨HR3C耐SO_2腐蚀机制,应用XRD,SEM(EDS)和EMPA等分析方法对预涂覆碱金属硫酸盐的HR3C在不同温度与含量SO_2气氛中腐蚀行为进行研究。结果表明:腐蚀动力学曲线呈现“抛物线”趋势;腐蚀产物主要由(Fe,Cr)氧化物、少量尖晶石结构的复杂氧化物以及(Fe,Ni)硫化物组成;SO_2浓度的提高导致氧化膜明显增厚,劣化氧化膜与基体的结合;此外,腐蚀影响区的孔隙率增加,且在氧化物-腐蚀影响区界面处生成硫化物带。分析认为HR3C在SO_2气氛中的腐蚀是由合金元素的氧化与硫化所致;而且,金属氧化物的硫酸盐化与三元共晶复合盐的形成以及合金元素Fe在熔盐中的溶解也对HR3C合金腐蚀产生作用。     

一种镍基合金在900和1000℃的高温氧化行为

采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)及能谱(EDAX)等方法,研究了Cr5.0 Co8.0 Mo0.9W5.5 Ta7.4 Al6.0 Re4.2合金在900和1 000℃的氧化行为。结果表明,氧化动力学曲线遵循氧化初期氧化增重速率较快,氧化期间氧化动力学曲线呈波浪式变化,且呈现氧化温度越高波浪式越明显的特征。在900℃氧化300 h后合金表面氧化物膜分为3层,外层为Ni O、Ni2Cr2O4、Ni2Co O4和Cr Ta O4;中间层为平直的Al2O3层,内氧化层为Al2O3,氧化期间,分布在外层的Cr Ta O4抑制基体中Al向外扩散,并抑制氧化膜的生长,使氧化速度降低。1 000℃时合金表面的氧化物膜分为2层,外层为Ni O、Ni2Cr2O4、Ni2Co O4和Cr Ta O4;内氧化层为Al2O3。在900和1 000℃氧化期间,合金均发生元素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,随氧化温度升高,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。     

316L不锈钢表面激光熔覆Co基合金层的耐冲刷腐蚀性能

为了提高316L不锈钢在冲刷腐蚀类环境中的耐腐蚀性,在其表面激光熔覆Co Ni Cr Al Y合金层。采用冲刷腐蚀试验比较了316L不锈钢及Co基合金熔覆层在含固相颗粒酸碱溶液中的耐冲刷腐蚀性能。采用X射线衍射仪分析熔覆层物相,采用金相显微镜及扫描电镜观察熔覆层腐蚀前后的形貌。结果表明:在低浓度酸碱、低含砂量及低速冲刷条件情况下,Co Ni Cr Al Y熔覆层的耐冲刷腐蚀性略高于316L不锈钢;在高浓度酸碱、高含砂量及高速冲刷条件下,Co基合金熔覆层的耐冲刷腐蚀性能明显优于316L不锈钢的;Co基合金熔覆层中析出的Cr2Ni3,Al Co和Al Ni硬质相以及Co元素本身的抗腐蚀性的综合作用使Co基合金熔覆层的耐冲刷腐蚀性能远远高于316L不锈钢的。     

碳对镍基高温合金AM3热腐蚀性能的影响

为了更充分地了解碳对镍基高温合金热腐蚀性能的影响,提高合金的耐热腐蚀性能,本文研究了不同碳含量镍基高温合金AM3在850℃条件下,经75%Na2SO4+25%NaCl饱和混合盐溶液热腐蚀5 h的行为。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等测试方法分析了合金热腐蚀后的组织形貌和腐蚀产物。研究表明,腐蚀5 h过程中,碳含量(质量分数)为0、0.045%、0.15%的合金持续增重,碳含量为0.085%的合金在2~4 h发生氧化膜与盐膜的碱性熔融,有失重现象存在。合金加入碳后,促使合金表层腐蚀层变薄且与基体结合力变好。含碳的镍基高温合金腐蚀层产物以氧化物为主,主要有NiO、TiO2、Al2O3、Cr2O3。碳含量(质量分数)为0.085%、0.15%的合金由于腐蚀层氧化物较薄,可检测到Al4CrNi15、Ni3Al相的存在。综合分析发现碳含量为0.085%时,合金耐热腐蚀性能达到最优。     

几种合金在超临界水氧化苯酚中的腐蚀

使用连续式超临界水氧化装置，测定了三种不锈钢（1Cr18Ni9Ti,316,Sanicro28)和一种镍基合金（Ni825)在超临界条件（400－420℃，25MPa)下和亚临界条件（330－335℃,25MPa）下分解苯酚时的腐蚀失重，用光学显微镜和扫描电子显微镜观测腐蚀试样的显微形貌，用X射线能谱分析（EDAX）分析腐蚀后合金试样表面组成，结果表明，4种合金在超临界和亚临界水氧化条件下的均匀腐蚀速度很小，1Cr18Ni9Ti和316不锈钢有孔蚀倾向，Sanicro28和Ni825呈现较好的耐生，试验后的合金表面腐蚀层分外表层（腐蚀产物层）和内表层（除去腐蚀表层后的内氧化层），外表层的Fe含量比内表层高，内表层的Cr和Ni含量比外表层高。     

溅射Ni11Co26Cr6Al0.5Y涂层对镍基合金在1000 ℃氧化行为的影响

通过对有/无Ni11Co26Cr6Al0.5Y涂层镍基合金在1000℃进行氧化动力学曲线测定,及组织结构观察,研究了Ni11Co26Cr6Al0.5Y涂层对镍基合金高温氧化行为的影响。结果表明:高温氧化期间,合金发生外氧化和内氧化,外氧化层由NiO、NiCrO_4、CoWO_4构成,中间氧化物由TiO_2、Al_2O_3、NiWO_4构成,中间层氧化物层抑制了基体中Al元素向外扩散,形成平直连续的Al_2O_3内氧化物层;合金氧化动力学曲线呈现起伏波动的特征。镍基合金经溅射Ni11Co26Cr6Al0.5Y涂层,可有效改善合金的抗氧化性能;涂层的氧化动力学曲线仅在氧化初期有轻微增重而后趋于平稳,遵循抛物线规律,其形成的Al_2O_3氧化膜未发生明显剥落,仅在涂层内及近涂层/基体界面区域存在少量Al_2O_3内氧化物。     

硅含量对Al-Si-Cu相变储能材料腐蚀性的影响

合金液的腐蚀性较大是铝合金作为相变储能材料应用的主要瓶颈。鉴于材料成分是影响其液态腐蚀性的重要因素之一,本工作设计了304不锈钢在Al-x Si-10Cu(6≤x≤15)合金液中的腐蚀试验,以期探讨Si含量对该材料液态腐蚀性的影响。采用电子探针和XRD对腐蚀产物的形貌、元素分布和相组成进行了分析,并对腐蚀反应进行了动力学和热力学分析。结果表明:随着Si含量的增加,腐蚀层厚度和腐蚀产物的生长系数先降低后增加,而腐蚀产物的扩散激活能却先增加后降低,但都在Si含量为9%时达到极值。Si含量在6%～9%,当腐蚀时间较短时,腐蚀层由Al95Fe4Cr相和Fe2Al5相组成,Si填充Fe2Al5相的空位,阻碍了元素扩散;当腐蚀时间较长时,腐蚀层由Al95Fe4Cr相、FexSiyAlz相和FeAl相组成,FexSiyAlz相不仅生长速率低还可阻挡元素的扩散,且FeAl相的生成焓大于Fe2Al5相,从而降低腐蚀层的厚度。Si含量在9%～15%内时,腐蚀层厚度增加的具体原因有待进一步研究。     

A1、Cr元素对Mg2Ni储氢合金的协同改性研究：（Ⅱ）对电化学储氢性质的影响

采用烧结-机械球磨二步法制备了Mg2Ni、Mg1.7Al0.3Ni、Mg2Ni0.8Cr0.2、Mg0.8Al0.2Ni0.8Cr0.2储氢合金材料，研究了Al、Cr元素的加入对Mg2Ni储氢合金电化学储氢性质的影响。研究结果表明，适量Al元素的加入能改善储氢合金电极的电化学储氢性质，cr元素的加入能较好地改善循环稳定性，Al元素和cr元素同时加入会产生协同改性作用。认为Al、Cr元素协同改性作用的机理是：Cr元素的加入使得元素在合金化过程中避免形成A13Ni2非吸氢相，而形成Mg3A1Ni2吸氢相，因此储氢合金容量没有下降反而增加；A1元素能降低合金电极腐蚀的原因是形成了保护性表面氧化物Al2O3，Cr元素能大幅度提高合金电极吸傲氢循环稳定性的原因是由于cr原子半径比Ni原子半径大，发生取代后会引起晶格参数增大，增强了储氢合金抗粉化能力。     

0Cr18Ni10Ti不锈钢热浸镀铝及高温扩散后的高温氧化行为

为提高0Cr18Ni10Ti不锈钢的抗高温氧化能力,采用熔剂法在0Cr18Ni10Ti不锈钢表面制备热浸镀铝层,并经950℃、2 h高温扩散。采用SEM、EDS对热浸镀铝高温扩散试样及不锈钢试样900℃氧化不同时间的表面、截面进行了形貌观察及成分分析。结果表明:镀铝高温扩散试样的氧化动力学曲线较平缓且氧化增重较小;0Cr18Ni10Ti不锈钢经900℃、100 h氧化后表面主要由Fe2O3组成,氧沿晶界向内扩散产生内氧化;镀铝高温扩散试样900℃氧化期间,表面主要由Al2O3氧化膜组成,有效地阻止了合金元素与氧的互扩散,Ni元素在Fe Al层与Al固溶层富集阻碍了Fe Al合金层Al向基体扩散,使镀铝高温扩散试样Fe Al合金层经900℃、100 h氧化后Al元素贫化量较少。镀铝高温扩散试样900℃、100 h下的抗氧化性能优于0Cr18Ni10Ti不锈钢。     

NiCuNbCr焊料Ti_3Al/GH4169合金氩弧焊接头的组织及性能

采用钨极氩弧焊方法,使用自行设计制备的NiCuNbCr合金作为焊料,实现Ti3Al基合金与GH4169高温合金异种材料之间的焊接。采用扫描电镜(SEM)及能谱分析(XEDS)等方法对接头横截面的微观组织进行分析。结果表明:GH4169/焊缝界面以及焊缝均主要由Ni元素的固溶体组成,其中固溶了Cu,Fe,Cr,Nb几种元素;而焊缝/Ti3Al界面分为3层组织,其相组成从Ti3Al母材到焊缝方向依次为:固溶了Ni和Cu元素的Ti2AlNb相、Al(Ni,Cu)2Ti金属间化合物及(Nb,Ti,Mo)固溶体;(Ni,Nb,Cr)及Ni(Cu,Ti)固溶体;Ni的固溶体,固溶元素为Cu,Nb和Cr。接头的平均室温抗拉强度为140.7MPa。拉伸试样断裂于被焊Ti3Al母材表面的扩散反应层,它主要由固溶了Ni和Cu元素的Ti2AlNb相与Al(Ni,Cu)2Ti金属间化合物组成,该界面是Ti3Al/GH4169接头的薄弱环节。     

MoNiZrTiHf高熵合金在冰晶石熔盐中的腐蚀性能

采用真空电弧熔炼法制备MoNiZrTiHf高熵合金,研究其在960℃下冰晶石熔盐中的腐蚀性能。利用带有能谱仪的扫描电镜和X射线衍射仪分析高熵合金腐蚀层的形貌、成分和组织结构。结果表明:MoNiZrTiHf高熵合金在冰晶石熔盐中的腐蚀速率随时间的延长先快后慢再加快。熔盐的NaF与AlF3的分子比影响合金腐蚀性能,合金在分子比为1.8的熔盐中表现出更好的耐腐蚀性能。腐蚀过程主要为氟离子向合金内部渗透后开裂,并加速O、Al、Na等元素向合金内部扩散并且腐蚀层疏松而后脱落,表层的腐蚀产物主要为Zr、Hf的氧化物;腐蚀层中间层的产物主要为金属间化合物及金属氧氟化物。     

SiC/SiC-哈氏合金异质连接机制及其氟熔盐腐蚀特性分析（英文）

以Cu-2.67Ni钎料,采用钎焊工艺获得了SiC/SiC复合材料-哈氏合金异质接头,并研究了其在800℃的FLiNaK熔盐中的腐蚀行为。利用不同手段表征了接头微观结构和氟熔盐腐蚀行为。结果表明, Ni、Cr、Mo等合金元素以及SiC中的Si元素发生互扩散。Cr元素替代Ni元素,在焊料–复合材料界面富集并形成不连续碳化物层。高温钎焊加速Ni扩散并侵蚀SiC,低温钎焊导致焊料熔融不充分。钎焊过程中的元素扩散改变了哈氏合金的组成,导致其耐腐蚀性能恶化。Cr与Si的选择性溶出导致钎焊接头及合金的腐蚀损伤,这与热力学计算结果一致。     

SiC/SiC-哈氏合金异质连接机制及其氟熔盐腐蚀特性分析

以Cu-2.67Ni钎料, 采用钎焊工艺获得了SiC/SiC复合材料-哈氏合金异质接头, 并研究了其在800 ℃的FLiNaK熔盐中的腐蚀行为。利用不同手段表征了接头微观结构和氟熔盐腐蚀行为。结果表明, Ni、Cr、Mo等合金元素以及SiC中的Si元素发生互扩散。Cr元素替代Ni元素, 在焊料-复合材料界面富集并形成不连续碳化物层。高温钎焊加速Ni扩散并侵蚀SiC, 低温钎焊导致焊料熔融不充分。钎焊过程中的元素扩散改变了哈氏合金的组成,导致其耐腐蚀性能恶化。Cr与Si的选择性溶出导致钎焊接头及合金的腐蚀损伤, 这与热力学计算结果一致。     

Ti_3Al金属间化合物的熔盐热腐蚀

采用电化学方法并结合扫描电镜、X 射线衍射、电子探针和能谱等物相分析技术研究了 Ti_3Al 金属间化合物在800℃熔融 NaCl-(Na,K)_2SO_4体系中的腐蚀行为。结果表明,Ti_3Al 合金耐熔盐腐蚀性能远低于 Ni 基 IN738合金。腐蚀时在合金表面形成外层为 TiO_2;内层为富 Nb 的Nb_2O_5,Al_2O_3,TiO_2的混合层和中间层为富 Al 的 TiO_2,Al_2O_3混合层的多层腐蚀层结构。Ti 快速向外扩散和氧向内扩散使合金表面腐蚀产物层迅速增厚。腐蚀产物内层的富 Nb 氧化物破坏了膜层与合金基体的粘附性。     

船用结构钢合金成分优化及耐微生物腐蚀性能研究

为了优化船用结构钢合金元素,提高其耐微生物腐蚀性能,研究了船舶用结构钢冶炼中常见的10种重金属元素对海洋微生物生长的抑制能力,探讨了金属离子毒性与细菌胞外分泌物(EPS)选择吸附的关系,并采用电化学、倒置荧光显微镜和原子力显微镜分析了经过合金元素优化后的试样的耐微生物腐蚀性能。实验结果表明,金属离子抑制毒性与 EPS 的选择吸附有密切关系,EPS 对这些金属离子的吸附能力越强,该金属离子对细菌的毒性就越大;对于革兰氏阴性菌而言,各重金属离子的毒性大小为 Cu2+> Zn2+>Ni2+>Pb2+>Cr3+>V5+>Co2+>Mo6+>Mn2+> Al3+,对于革兰氏阳性菌而言,各重金属离子的毒性大小为 Ni2+> Zn2+> Cu2+> Co2+> Cr3+>Pb2+>V5+> Mn2+> Mo6+> Al3+;优化 Ni、Cu、Cr 三种合金元素在试样中的含量,在一定程度上均可以加强试样在无菌介质和有菌介质中的耐腐蚀性能。同时提高合金元素 Ni、Cu 和 Cr 在钢材中的含量对于提高材料的耐微生物附着腐蚀性能最为显著。     

内燃机用镍基合金表面Zr改性(Pt,Ni) Al涂层的性能

为了提高内燃机用镍基合金表面(Pt,Ni) Al涂层的抗氧化性能,对镍基单晶高温合金DD6表面Pt-Zr镀层实施气相渗铝得到Zr改性(Pt,Ni) Al涂层,对比分析了此涂层与常规(Pt,Ni) Al涂层的热腐蚀测试结果。结果表明:涂层改性后Zr元素基本固溶于中间层以及外层(Pt,Ni) Al组织相内,未改性和改性后涂层都是由PtAl2与Ni Al共同构成,涂层内的PtAl2相都以弥散态的形式存在于(Pt,Ni) Al相中;经过100 h热腐蚀测试后Zr改性(Pt,Ni) Al涂层比未改性涂层的增重程度更低;涂层进行60 h热腐蚀形成的表层中包含了Al2O3与Ni Al,并且涂层内PtAl2相含量减少;经Zr改性后的(Pt,Ni) Al涂层发生了少量内氧化,实际腐蚀深度减小。     

NiCr合金在含氯氧化性气氛中的高温腐蚀

研究了纯Ni以及不同Cr含量的NiCr合金在5%O2-0.3%HCl-N2(体积分数)气氛中800℃的腐蚀行为,结果表明:在氧化膜/基体金属界面处有氯化物生成,合金的加速腐蚀机制为氯参与的"活化腐蚀"过程.NiCr合金在腐蚀初期表现为失重与生成Cr的氯化物和氯氧化物的挥发性有关,但Cr依然有益于合金的抗氯化-氧化腐蚀性.     

304不锈钢在Al-6Si-10Cu储能合金液中的腐蚀行为

相变储能材料与容器的相容性是太阳能蓄能技术应用成功的关键因素之一。本工作选用Al-6Si-10Cu合金为储能材料、304不锈钢为容器材料,通过设计液态腐蚀试验,结合金相显微镜、XRD分析仪、电子探针等仪器,研究了304不锈钢在Al-6Si-10Cu储能合金液中的腐蚀行为和机理,并对腐蚀反应进行了动力学分析。结果表明:腐蚀层分内、外两层;内腐蚀层主要由Al_(95)Fe_4Cr相组成,呈条带状,较致密且显微硬度高于外腐蚀层;外腐蚀层比较疏松,主要由Fe_xSi_yAl_z相和FeAl相组成;随时间的延长,因Al_(95)Fe_4Cr、Fe_xSi_yAl_z等金属间化合物对元素扩散的阻挡作用,腐蚀速率先减小后趋于平缓,而腐蚀层厚度和腐蚀失重一直增加,并趋于稳定;腐蚀产物生长指数n为0.673,腐蚀类型为扩散腐蚀。     

M17Ni基合金激光表面Y合金改性层的显微组织

采用 Cr+Al-Y 合金粉末,通过激光表面熔化,对 Ni 基高温合金 M17表面改性处理,观察改性层的显微组织、相组成、成分分布,讨论激光加工条件的影响。活性元素 Y 总是伴随元素Al 存在,并在表层及其内部发生局部分离偏聚。