GH3625合金在SO2酸性环境下的高温腐蚀行为

这项工作研究了GH3625合金在900 ℃的SO2酸性环境下的腐蚀行为。通过扫描电子显微镜（SEM）,能量色散谱（EDS）和X射线衍射（XRD）研究了腐蚀后试样的表面形态和腐蚀产物。通过SEM,EDS和电子探针微量分析仪（EPMA）检查横截面形态,以观察样品内部的腐蚀。研究结果表明：GH3625合金在酸性气氛下的腐蚀速率随SO2含量的增加而轻微增加。合金表面形成了一层主要是Cr2O3的致密氧化膜,这层氧化层可以有效阻止SO2扩散到合金基体内部。另外,基体内部的铬能够以CrS的形式与硫元素结合,减缓腐蚀。GH3625合金在高温SO2环境中具有优异的耐腐蚀性。     

介质对GH3625合金高温腐蚀中氧化膜的影响机制

本文采用XRD、SEM、EDS、增重法测量和热力学计算等手段研究了铸态GH3625合金在900 ℃下不同腐蚀介质中(Air、75 wt.% Na₂SO₄+25 wt.% NaCl和2% SO₂+H₂O+Air)腐蚀120 h后的高温腐蚀行为,探讨了不同腐蚀介质下氧化膜的形成及破坏机制。研究表明,GH3625合金在不同介质中腐蚀后,从合金最表层到合金内部结构均分为疏松氧化层、致密氧化层、贫Cr区和合金基体,其氧化层主要由NiO、Cr₂O₃和NiCr₂O₄组成。同时,合金在熔盐和高温酸性气氛中腐蚀后的贫Cr区深度(约14 μm和11μm)均大于在空气中氧化后贫Cr区深度(约8 μm),腐蚀介质对合金表层氧化膜的破坏程度从大到小依次为熔盐介质、高温酸性气氛介质、空气介质。合金的腐蚀主要是不同介质下合金表层氧化膜的形成与溶解的相互竞争,当GH3625合金在熔盐介质中腐蚀时,腐蚀机制主要是氧化膜与Cl^_-反应生成气相Cl₂和与Na₂O反应生成铬酸盐Na₂CrO₄;而当GH3625合金在酸性气氛介质中腐蚀时,腐蚀机制主要是Cr、Ni元素与SO₂、O₂的连续硫化和氧化反应。     

GH3625合金在75%Na2SO4-25%NaCl环境中热腐蚀行为研究

将GH3625合金置于750℃下,75%Na₂SO₄-25%NaCl熔盐环境中以研究GH3625合金的热腐蚀行为,使用扫描电镜、能谱仪以及X射线衍射仪等设备对腐蚀后合金表面形貌、元素分布以及物相鉴定等进行研究分析。研究结果表明：组织为奥氏体等轴晶的GH3625合金腐蚀增重曲线呈现“两级”增重规律。合金在熔盐中腐蚀后,由腐蚀层最外层到合金基体结构依此为尖晶状NiO和片层状NiCr₂O₄、存在少许缺陷但相对致密的Cr₂O₃氧化层、带有孔洞的“蜂窝”状Ni₂S₃硫化层、基体贫Cr层以及合金基体。GH3625合金在750℃下,75%Na₂SO₄-25%NaCl熔盐环境中造成氧化膜失效的主要腐蚀反应为Cr₂O₃与Cl^-以及Na₂O的反应,反应生成CrO₂Cl_2<...     

硫酸盐条件下Inconel 625合金的热腐蚀行为研究

采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜分析(SEM)、能谱分析(EDS)等手段,对Inconel 625合金于750℃条件下在涂覆了摩尔比为8∶2的Na_2SO_4与K_2SO_4混合盐膜,并腐蚀60h后的腐蚀行为进行分析,为相关的镍铬合金抗硫酸盐腐蚀的研究提供理论依据。Inconel 625合金在腐蚀初期质量增加明显,之后腐蚀速度逐渐减缓,其表面生成的Cr_2O_3氧化层并不连续,使得O和S得以侵入基体,与基体发生反应,因此腐蚀情况较严重。     

镍基高温合金DD5、DD10和DSM11热腐蚀行为比较

镍基高温合金DD5、DD10和DSM11在涂覆10%NaCl+90%Na_2SO_4(质量分数)混合盐膜后进行(850℃,200 h)热腐蚀实验,并利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等分析手段,对腐蚀200 h后的合金进行热腐蚀行为对比分析。结果表明:DD10和DSM11合金成分中含有较高含量的Cr和Ti,在表面易生成保护性Cr_2O_3和TiO_2氧化膜,氧化膜遇到熔盐中的O~(2-)会优先在表面发生溶解,保证内部Al_2O_3氧化膜的稳定生长,进一步抑制热腐蚀反应的进行,提高合金的抗热腐蚀性能。DD5合金中Cr和Al含量较少且相差不大,在合金表面形成Cr_2O_3和Al_2O_3混合型氧化物,导致内部元素的贫化,不易形成连续致密性氧化膜,基体会进一步遭受到腐蚀。     

含钛镍基合金在850℃和950℃的热腐蚀行为

研制了一种含钛镍基合金,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)等手段研究了其在850℃和950℃熔融硫酸盐中的热腐蚀行为。结果表明,热腐蚀期间,合金发生了氧化、硫化现象,合金表面腐蚀产物层可分为3层,外氧化层以Al2O3、Cr2O3和Cr2O4相为主,中间层为Al2O3相,内层为CrS和Ti2S硫化物层;随腐蚀温度提高合金表面腐蚀层的厚度增加,合金内氧化物区域和内硫化物区域加深。     

镍-铬-铁基高温合金GH984G在不同SO_2浓度烟气中的腐蚀行为

在人工合成烟气环境中研究了一种新型镍-铬-铁基高温合金GH984G在700℃的腐蚀行为,通过改变烟气中SO_2浓度探索了SO_2浓度对材料高温腐蚀行为的影响。结果表明:在700℃下腐蚀随着气氛中SO_2浓度的升高而加重,不同SO_2浓度气氛中合金表面都形成了以Cr_2O_3为主的致密氧化膜。气氛中SO_2与金属反应在氧化膜中生成少量硫化物,在氧化膜/基体界面有硫的富集。由于致密的Cr_2O_3具有良好的保护性,GH984G合金在不同SO_2的烟气环境中表现出良好的耐蚀性。     

Co基合金在熔融NaCl-52%MgCl_2中的腐蚀机理

通过纯Co及代表性的Co基合金GH5188和GH6159在520℃熔融NaCl-52%MgCl_2(摩尔分数)中的腐蚀行为研究,揭示Co基合金在熔融氯化盐中的腐蚀机理。结果表明:3种试样的腐蚀动力学曲线近似满足线性规律。腐蚀20 h后的扫描电镜分析表明,纯Co试样表面形成了壳层结构;EDS及XRD分析表明,壳层成分主要为MgO,这在一定程度上起到了减缓腐蚀的作用。GH6159表面也出现类似壳层结构,GH5188表面有孔洞出现;腐蚀160 h后,GH5188表面出现大量互相连通的腐蚀孔洞。横截面EDS分析表明,Co和Cr的含量均明显降低。因此,Co基合金的腐蚀机理主要源于合金元素Cr、Fe和Co等的氧化、溶解和挥发。     

Cr涂层Zr-4合金包壳的高温空气氧化/扩散行为

目的 在Zr合金包壳表面制备Cr涂层,以提高Zr合金包壳在事故环境下的抗高温氧化性能。方法 采用多弧离子镀技术在Zr-4合金包壳上制备约17 μm的Cr涂层,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)和电子探针(EPMA)等方法,分析试样氧化前后的相组成、微观形貌和扩散行为,并评估试样在1 100、1 200、1 300 ℃空气环境中氧化后的高温氧化性能。结果 沉积态Cr涂层显微结构致密均匀,(110)面有很强的织构。Cr涂层在高温空气中氧化60 min后,保持了涂层结构完整性。氧化后的Cr涂层Zr合金系统均为多层结构,包括外部Cr2O3层、中间Cr涂层、内部Cr-Zr扩散层和Zr合金基体。在涂层/基体界面上形成了具有Laves相的金属间ZrCr2扩散层,ZrCr2层下方的区域出现了大量分散的沉淀相。在Cr-Zr中间层和Zr合金界面处的不对称原子扩散导致Kirkendall空位生成,空位的聚集和合并导致空穴的形核和生长。结论 Cr涂层表面形成了致密的Cr2O3层,提高了Zr-4合金的抗高温氧化性能。通过研究高温空气中Cr涂层Zr-4合金包壳材料的高温空气氧化/扩散行为,可为耐事故涂层的开发、制备和应用提供一定的理论指导和技术支持。     

原位拉伸法研究GH3625合金退火孪晶界稳定性及断裂行为

孪晶界作为低能稳定界面易在低层错能金属中被调控而成为近年来研究的热点.固溶态GH3625合金组织中含有大量退火孪晶组织.本实验采用室温原位拉伸结合扫描电子显微镜(SEM)观察和能谱(EDS)分析的方法研究了固溶态GH3625合金中孪晶组织演变及断裂行为.结果 表明,GH3625合金在原位拉伸变形过程中,孪晶组织内部主要...     

SO_2对CoCrFeNiTi_(0.5)合金耐碱金属硫酸盐腐蚀行为的影响

采用XRD、SEM(EDS)和EMPA等方法分析并比较了750℃,SO_2气氛对CoCrFeNiTi_(0.5)高熵合金耐碱金属硫酸盐腐蚀行为的影响。结果表明:合金在0.75%SO_2气氛中的腐蚀动力学遵循"抛物线"规律,与无硫气氛下的相似;合金表面生成由(Ti,Cr,Fe)氧化物、尖晶石结构复杂氧化物AB_2O_4以及(Fe,Ni)硫化物组成的腐蚀产物;0.75%SO_2的添加可以使氧化膜明显增厚,与基体结合程度变差甚至剥离,腐蚀影响区的孔隙度增大,裂纹长大,腐蚀深度增加。分析认为:CoCrFeNiTi_(0.5)高熵合金在无硫气氛下的腐蚀归因于保护性氧化膜与低熔点共晶体的形成以及Cr_2O_3在熔融态硫酸盐中的碱性熔融;在含硫气氛下的腐蚀则与合金元素的氧化、金属氧化物的硫酸盐化、三元共晶复合盐的形成以及合金元素Fe在熔盐中的溶解反应相关;腐蚀过程中,伴生合金元素在腐蚀影响区的硫化。     

锆合金表面Cr涂层的循环热冲击行为

为了研究锆合金表面 Cr 涂层的循环热冲击行为,使用自研的热冲击设备模拟循环热冲击环境,针对多弧离子镀技术制备的 Cr 涂层进行不同循环次数的热冲击试验。通过 X 射线衍射仪(XRD)和显微硬度计分别分析热冲击前后的物相变化和硬度变化,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)探究 Cr 涂层的表面破坏行为。循环热冲击过程中,Cr 涂层生成的氧化层有“自愈”效果,可以有效阻挡 O 进入锆合金基体,同时诱发 Cr-Zr 中间层的非均匀扩散。大量 Cr 元素的内部扩散会促使 α-Zr(O)的生成。热冲击生成的裂纹大量分布于外部氧化层、非均匀扩散的中间层以及 α-Zr(O)层。经过 N=24 次循环热冲击后,残余的 Cr 涂层仍然可以有效保护锆合金基体,避免 Zr 与大量 O 反应。通过将锆合金表面 Cr 涂层的循环热冲击行为分为三个阶段,进一步揭示了循环热冲击作用下锆合金 Cr 涂层的组织结构和抗热冲击性能的演变规律。     

Ti60合金表面电弧离子镀Ti-Al-Cr(Si,Y)防护涂层的热腐蚀行为

采用电弧离子镀技术在Ti60合金表面制备了Ti-48%Al-12%Cr(0.2%Si,0.1%Y,原子分数)防护涂层.利用XRD,SEM和EDS研究了Ti60合金及Ti-Al-Cr(Si,Y)涂层在Na_2SO_4和75%Na_2SO_4+25%K_2SO_4(质量分数)中800及850℃下的热腐蚀行为.结果表明,Ti60合金基体在800和850℃的硫酸盐中发生了严重的腐蚀,腐蚀产物发生了明显剥落.涂层样品在800和850℃的硫酸盐腐蚀介质中,表面形成了保护性的氧化膜,可以有效地保护Ti60合金免受腐蚀破坏.Ti60合金及涂层样品在75%Na_2SO_4+25%K_2SO_4混合硫酸盐中的腐蚀比在纯K_2SO_4中剧烈.Si和Y元素的加入使得Ti-Al-Cr-Si和Ti-Al-Cr-Si-Y涂层在硫酸盐中抗热腐蚀性能优于Ti-Al-Cr涂层.     

Ni-Cr-W合金在1100 ℃的氧化膜演变

对新型Ni-Cr-W合金在1100 ℃下不同保温时间下的恒温氧化行为进行了研究。采用扫描电镜（SEM）以及能谱（EDS）对合金热暴露后的表面氧化膜形貌、元素含量以及合金基体的恶化情况进行了分析,表面氧化膜的相组成通过XRD进行确定。结果表明：在氧化初期（<3 h）,合金表面生成的单层氧化膜主要由Cr2O3组成,随着氧化时间的延长（>7 h）,在Cr2O3外逐渐形成了一层具有尖晶石结构的NiCr2O4。一旦外表面被均匀致密的尖晶石膜所覆盖,双层氧化膜NiCr2O4·Cr2O3便能有效的减慢合金基体被进一步氧化。合金亚表层的恶化形式包括晶界的内氧化、空洞以及无碳化物区的形成。合金中高的W含量并没有明显恶化合金的抗氧化性能。     

渗氮层对GH901合金在700℃下氧化行为的影响

采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等研究了GH901合金未渗氮试样和渗氮试样在700℃空气中的氧化行为。结果表明：未渗氮试样氧化动力学曲线遵循抛物线规律，渗氮试样符合直线规律。未渗氮试样基体表面由单一的Cr₂O₃和(Cr_0.88Ti_0.12)₂O₃氧化层组成，氧化层表面有少量TiO₂生成，氧化过程由氧向内扩散和Cr、Ti向外扩散控制。渗氮试样由于渗氮层CrN、TiN相的出现使得合金氧化机理发生转变，氧化速率显著增加，表面氧化层呈现3层结构：Fe₂O₃外层、NiFe₂O₄内层、Ti-Cr混合氧化物组成的内氧化区，氧化过程由氧向内扩散和Fe、Ni向外扩散控制。     

0Cr18Ni9不锈钢表面渗Si层制备及抗氧化性能研究

通过熔盐非电解沉积法在0Cr18Ni9不锈钢表面进行渗硅处理.试验表明,当温度达到800℃渗硅时间为10 h时,在不锈钢基体上产生约500 μm的富含Cr、Ni合金元素的Fe3Si型硅化物渗层.采用X射线衍射仪(XRD)分析了渗硅层的物相组成,用附带能量色散谱仪(EDS)附件的扫描电子显微镜(SEM)研究了渗层截面的形貌和成分.通过氧化质量增加的方法,比较了渗硅试样和0Cr18Ni9不锈钢在800℃下的循环氧化行为.结果表明,经过渗硅处理后不锈钢的氧化质量增加明显小于不经过硅化处理的0Cr18Ni9不锈钢的氧化质量增加,其原因是在循环氧化的时,发生了Si、Cr原子从基体到渗层的上坡扩散,并且在内外氧化层中产生了偏聚的SiO2、Cr2O3,等氧化产物,从而对基体起到很好的保护作用.     

加锌对690合金在高温水中形成的氧化膜的影响

对常用的Inconel 690合金进行模拟压水堆(PWR)一回路条件下的堆外高温动水回路加Zn腐蚀实验,加锌浓度为0和50μg/kg的堆外高温动水回路腐蚀实验。实验1200 h后,对690合金表面氧化膜进行SEM表面形貌观察,EDS元素面扫描分析,XPS元素深度分布分析和小角X射线衍射(GIXRD)分析。结果表明,未加锌的样品,氧化膜颗粒粗大、疏松,加锌样品表面形成的氧化膜颗粒细小,与基体结合紧密,氧化膜晶粒尺寸服从Gauss函数分布规律。加锌实验后,氧化膜厚度明显减薄。同时,Zn主要分布在氧化层内部,最高值出现在外层氧化膜靠近表面处。加锌后,在氧化膜中形成了Zn Cr2O4和Zn Fe2O4化合物,热力学稳定性更高,更具有保护性。     

Al-Cr涂层对TC21合金抗氧化和热腐蚀性能的影响

采用双辉等离子表面渗铬和后续多弧离子镀铝处理在TC21合金表面制备Al-Cr涂层;同时研究Al-Cr涂层在850℃下的高温氧化行为和850℃下25%NaCl+75%Na_2SO_4(质量分数)混合盐中的热腐蚀行为。结果表明:Al-Cr复合涂层包括表面富Al沉积层、中间Al-Cr扩散层和内侧Cr-Ti互扩散层。在850℃氧化100 h后,Al-Cr涂层表面生成致密Al_2O_3膜,对基体有很好的保护作用;中间Al-Cr扩散层中Cr元素的存在促进Al的选择性氧化,有利于涂层的后续氧化行为。在850℃混合熔盐中腐蚀100 h后,内部Cr-Ti扩散区仍保持完整,涂层表现出较好的热腐蚀抗力。     

含碲钴基高温合金熔盐腐蚀行为

非真空环境下烧结不同Te含量的钴基合金粉末,研究其在静态800±5℃,75%Na_2SO_4+25%NaCl下的高温熔盐腐蚀行为,采用OM、SEM和XRD分析了合金金相组织、腐蚀产物形貌和物相组成。结果表明:随着钴基合金中含Te质量分数的增加,合金的高温熔盐腐蚀速率逐渐降低;当Te含量为1.6%左右时,合金基体表面形成均匀、致密的Cr_2O_3氧化保护膜及弥散在基体中的新相(CoTeO_3、Fe_2TeO_5)抑制Co原子向晶界扩散,延缓合金基体元素溶解,平均腐蚀速率由不含Te的4.0483 mg/(cm~2·h)降低至0.216 mg/(cm~2·h),提高合金耐热腐蚀性能。     

Super304H在模拟烟气环境下的腐蚀行为

应用XRD、SEM(EDS)和EMPA等分析方法研究了预涂覆碱金属硫酸盐的Super304H在模拟烟气环境下的高温腐蚀特性。结果表明,Super304H在模拟气氛下的腐蚀动力学呈"抛物线"趋势递增;腐蚀产物由较多的富铁氧化物、部分Cr2O3以及少量尖晶石结构的复杂氧化物与Fe/Ni硫化物组成;SO2浓度的提高加速了合金的腐蚀,氧化膜明显增厚,与基体结合程度变差甚至剥离,腐蚀影响区孔隙密度增大,腐蚀深度增加。分析认为:Super304H在模拟烟气环境中的腐蚀归因于合金元素的氧化与硫化、三元共晶复合盐的形成以及金属(氧化物)在熔盐中的溶解。