一种新型Ni-Fe-Cr基合金在模拟锅炉烟气中的腐蚀行为研究

应用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪等分析方法研究一种新型Ni-Fe-Cr基高温合金在700℃/750℃煤灰/烟气中的腐蚀行为。结果表明:750℃的腐蚀速率明显高于700℃,其腐蚀层的厚度由700℃的3μm增加到20μm。腐蚀1 000h后,SEM观察到Ni-Fe-Cr高温合金在700℃下表面有少量"瘤状"凸起产物,XRD结合EDS表明其腐蚀产物由表向里依次是结构疏松的NiO、Fe_2O_3和Fe3O4,内层为相对致密的Cr_2O_3、Al_2O_3和TiO2,基体和腐蚀层界面靠近基体一侧是多孔的硫化物。提高腐蚀温度到750℃表面出现更多凸起,并且出现了破裂。Cr_2O_3保护性氧化膜局部开裂或者剥落而形成"瘤状"凸起产物。氧化膜生长过程中的内应力以及温度降低产生的热应力共同作用,导致氧化膜开裂甚至与基体剥离。温度升高同样加剧熔融盐破坏氧化膜从而加快腐蚀进程。     

粉末增塑挤压制备Al_2O_3/Fe复合型蜂窝材料的组织与性能

为制备性能优良的Al_2O_3/Fe复合型蜂窝材料,首先以316L合金粉末、Al_2O_3粉末和黏结剂为原料,通过粉末增塑挤压及在1 200℃氩气气氛中烧结2h获得了Al_2O_3/Fe复合型蜂窝材料;然后,借助SEM、XRD及万能试验机研究了添加Al_2O_3对Al_2O_3/Fe复合型蜂窝材料组织与性能的影响。结果表明:金属粉末颗粒在烧结过程中结合形成γ-Fe基体网状组织,表面有呈多边形几何状形态的Cr_2O_3形成;添加少量的Al_2O_3可以抑制Cr从基体中析出,降低表面Cr_2O_3的含量,使金属颗粒烧结结合更为紧密,组织表面更加光滑;随着Al_2O_3含量的增加,蜂窝材料表面与催化活性涂层的结合能力增强,复合型蜂窝材料的抗压强度先升高后降低;在Al_2O_3含量为5.0wt%时,抗压强度达26 MPa。所得结论表明5.0wt%Al_2O_3/Fe复合型蜂窝材料力学性能最佳,表面涂覆性能优良。     

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。     

PS45/CuAl8伪合金复合涂层高温循环氧化行为

采用超音速活性电弧喷涂技术在Q235钢基体表面制备PS45/CuAl8伪合金复合涂层,将该涂层在600℃和800℃进行循环氧化,采用XRD、SEM和精密天不等手段对涂层的显微结构进行表征,研究了涂层的循环氧化性能。结果表明:PS45/CuAl8伪合金复合涂层主要由Al_2O_3、Cr_2O_3、α-Cu和γ-Ni固溶体组成,组织致密,颗粒成扁平状且扁平化程度高、分布均匀。经高温循环氧化后在涂层表面形成了一层致密的Al_2O_3+Cr_2O_3+Ni(Al,Cr)_2O_4薄膜,避免了Al_2O_3薄膜的剥落,从而降低了涂层氧化速率,提高了基体的抗高温循环氧化性能。     

Ni60A基复合涂层的制备及其耐蚀性能研究

装卸机的抓斗,在服役过程中受到严重的磨损与腐蚀,易使抓斗斗口板失效。Al_2O_3粉末与镍基自熔性合金粉末Ni60A混合后,用热喷焊工艺在斗口板基体材料表面制备出复合涂层,能有效改善其耐磨耐蚀性能。Al_2O_3的加入量对Ni60A涂层在不同介质中的耐蚀性能有不同的影响,结果表明,当Al_2O_3含量为0.5%时,涂层在稀硝酸溶液中的腐蚀速率最小。     

Ni-Cr-Co-Mo-W-Ta-Al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Ni-4.66Cr-5.87Co-7.54Mo-2.90W-4.97Ta-6.32Al合金在900℃和1000℃的高温氧化行为。结果表明,合金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;氧化300h后合金表面氧化物膜分为2层,外层氧化物为NiO、Ni_2Cr_2O_4、Ni_2CoO_4和CoTa_2O_6,分布在外层的CoTa_2O_6抑制基体中元素Al向外扩散,形成内层氧化物Al_2O_3。在氧化期间,合金内部生成了内氮化物AlN,且在合金内部AlN与Al_2O_3成规律性分布,与外氧化膜相邻的为元素Al的内氧化物Al_2O_3区域,远离外氧化膜的基体内部为元素Al的内氮化物AlN区域,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。     

涂覆Na_2SO_4-25%NaCl盐膜的Super304H的热腐蚀行为

应用增重分析法研究涂有Na_2SO_4-25%NaCl盐膜的Super304H在650,750℃空气中的腐蚀动力学曲线,采用XRD,SEM(EDS)和EPMA对腐蚀产物、腐蚀截面形貌和元素分布进行分析。结果表明:涂覆Na_2SO_4-25%NaCl盐膜的合金在650,750℃的腐蚀动力学曲线均呈"抛物线"趋势;合金表面形成了含CuFe_2O_4的富Fe氧化物(外层)与富Cr_2O_3(内层)组成的双层氧化膜以及含有孔隙的贫Cr、富Ni的腐蚀影响区;提高腐蚀温度或延长腐蚀时间均可以导致氧化膜与基体分离甚至剥落,腐蚀影响区孔隙密度增大,裂纹向基体延伸。分析认为:腐蚀初期合金发生选择性氧化,形成多层氧化膜;复合盐的熔融破坏氧化膜的完整性,加速氧化、氯化以及硫化的交互作用,导致内硫化和内氧化。     

车用316L不锈钢上激光熔覆Co-9Al-12W合金组织及腐蚀性能分析

通过大功率半导体耦合激光器在车用316L不锈钢上激光熔覆Co-9Al-12W合金,通过硬度与稀释率确定了最优的激光熔覆工艺参数,实验测试分析钴基涂层的微观组织及腐蚀性能。研究结果表明:增大激光能量密度能提高基材熔融程度,达到更大的稀释率。能量密度120 J/mm~2熔覆合金形成的熔覆合金达到了最大的硬度59 6HV。位于基体和熔覆合金界面层区域形成了具有平面晶特征的金相组织,涂层和基材之间达到了冶金结合的状态。在钴基熔覆合金内存在γ-Co与Al_3W_2两种成分,Co与Fe主要出现在枝晶组织中。结果显示涂层和基材之间达到了冶金结合的程度,获得质量更优的熔覆合金。Al含量增大便会跟氧气发生相互作用得到Al_2O_3膜层,形成致密结构,达到钝化效果。     

磁控溅射和添加镱对Co—30Cr—7Al合金高温氧化性能的影响

阐明了CoCrAl合金高温氧化性能差的根源在于氧化过程中,除了金属离子M~+(主要是Cr~3和Co~(2+))通过氧化皮向外扩散外,还有O~(2-)和N~(3-)通过氧化皮向合基体扩散,发生内氧化和内氮化,生成α—Al_2O_3和AlN,使Al的来源衰竭,在表面不能生成完整的α-Al_2O_3保护膜的缘故。添加Y改变了氧化皮的生长机制,磁控溅射使涂层合金微晶化,均在外表面生成完整的具保护性的α—Al_2O_3氧化皮,是改善CoCrAl合金高温氧化性能的主要原因。     

粉末增塑挤压制备Al2O3/430L复合型蜂窝材料的组织与性能

为制备性能优良的Al_2O_3/430L复合型蜂窝载体材料,本文以430L不锈钢合金粉末、Al_2O_3粉末、粘结剂为原料,采用粉末增塑挤压技术挤压成形,并在1 100℃真空中烧结2 h获得Al_2O_3/430L复合型蜂窝材料.借助SEM、XRD及万能试验机,研究了添加Al_2O_3对Al_2O_3/430L复合型蜂窝材料的组织与性能的影响.研究表明:金属粉末颗粒在烧结过程中结合形成的基体组织为α-Fe(Cr),在基体晶粒间孔隙处和表面弥散分布着Al_2O_3颗粒.添加少量的Al_2O_3可提高烧结密度,制件表面光滑.随着Al_2O_3添加量增加,蜂窝材料表面负载催化涂层的能力增强;抗压强度随Al_2O_3添加量的增加先升高后降低,在Al_2O_3含量为2.5wt.%时,最大抗压强度达27 MPa.添加2.5wt.%Al_2O_3所制备的Al_2O_3/430L复合型蜂窝材料力学性能最佳、表面负载催化涂层的能力优良.     

铌合金表面渗镀复合涂层及其抗氧化研究

利用包埋渗结合化学镀技术在铌合金表面制备了复合涂层,研究了涂层在退火过程中的元素扩散行为及涂层的高温抗氧化性能。结果表明:复合涂层以晶态Ni和Al_3Nb相为主;退火过程中渗层中的Al元素向外扩散,涂层转变为晶态,形成了Ni Al_3、Al_3Nb、Ni Al相。对退火前后的涂层进行1000℃恒温氧化实验,20 h后沉积态涂层的增重为7.7 mg/cm~2,表面主要含Ni O、Al_2O_3、Ni Al相;退火态涂层样品的增重为4.9 mg/cm~2,表面生成了Al_2O_3、NiNb_2O_6、NiAl_2O_4等相。氧化后涂层与基体结合良好。退火态涂层表面由于富Al元素,氧化后形成较多的Al_2O_3,比沉积态的涂层能更有效地减缓氧化进程,提高铌合金的抗氧化性。     

锂-亚电池绝缘子高温氧化行为及酸洗工艺研究

目的针对锂亚硫酰氯电池绝缘子表面生成的灰黑色氧化皮结构致密、相组成复杂,与基体附着力极强,且与玻璃浸润紧密连接的特点,研究一种酸洗工艺以有效清洁绝缘子的高温氧化皮且不影响玻璃-封接气密性。方法利用SEM和X-ray等方法对其盖板和芯柱的高温氧化皮进行了测试和分析,采用"化学酸洗、钝化处理"与"超声清洗、机械抛光"相结合的方法进行实验。结果盖板(304不锈钢)表面生成了NiO_2, CrO_3,FeO·Cr_2O_3,FeO·Cr_2O·3Fe_2O_3等致密型氧化物;芯柱(4J28可伐合金)表面则生成了Fe-Cr固溶体、Cr_2N、FeCr_2O_4、Cr_(23)C_6等氧化产物。结论成功实现了利用同一种混合酸液将两种不同状态和成分的氧化皮同时快速清除。     

等离子喷涂MCrAlY涂层的高温氧化性能

采用大气等离子喷涂(APS)设备制备了两种含有不同氧化物(Cr_2O_3和Al_2O_3)陶瓷成分的MCrAlY (MCrAlY-CrO和MCrAlY-AlO)涂层,并使用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪及显微硬度计等仪器设备,分析了涂层的微观形貌、物相组成及硬度,并对两种涂层进行了高温氧化试验。结果表明:大气等离子喷涂得到的两种MCrAlY涂层中含有Cr_2O_3,Ni_3Al,Al_2O_3和部分非晶相,其结构为平行于涂层与基体结合面的层状结构,涂层中含有半熔化颗粒、微裂纹及灰黑色氧化物;在高温氧化试验中,MCrAlY-CrO涂层与MCrAlY-AlO涂层均表现出较好的耐高温氧化性能,这是因为在高温状态下涂层表面分别生成了铬和铝的氧化产物,对涂层起到了保护作用。     

pH值对Cu-Co合金镀层结构及中温氧化行为的影响

为探索适合用作铁素体不锈钢表面的保护涂层,在不同pH值条件下,通过电沉积法在SUS430铁素体不锈钢表面共沉积Cu-Co合金镀层,并在750℃下进行中温氧化试验,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等手段,分析镀层及氧化膜的形貌和组成,结合增重法研究Cu-Co合金镀层的中温抗氧化性能。结果表明:随着pH值的增加,镀层中Co元素的含量逐渐增大,Cu元素含量逐渐减小;在750℃中温氧化时,pH=6试样氧化速率最小;经400 h氧化后,基体表面的氧化物为Cr_2O_3和Fe_3O_4,pH=4镀层的氧化物主要为CuO,pH=5镀层的氧化物开始形成(Cu,Co)_3O_4尖晶石氧化物,pH=6镀层的氧化物中(Cu,Co)_3O_4和CuO成为主相;随着氧化时间的延长,pH=4,5镀层的氧化物晶粒缓慢长大,pH=6镀层的氧化物颗粒逐步细化;Cu-Co合金镀层氧化后的氧化层与SUS430钢的热匹配性较好,且镀层中Co含量较高时,其抗氧化性也较好,因此,pH=6镀液中获得的合金镀层适合用作铁素体不锈钢表面保护涂层。     

微弧氧化及包埋渗铝法制备的复合涂层高温抗蚀性能

采用包埋渗铝技术在C103铌合金基体上制备Al/C103,通过微弧氧化(MAO)处理获得Al_2O_3陶瓷膜外层。利用X射线衍射仪(XRD)和配有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM),分析复合涂层高温腐蚀前后的成分和组织结构,并研究其高温氧化和热腐蚀行为与机理。结果表明:包埋渗铝处理的Al/C103经1000℃氧化10h后增重为6.98mg/cm^2,微弧氧化结合包埋渗铝制备的MAO/Al/C103增重为2.89mg/cm^2;氧化20h后,MAO/Al/C103增重为57.52mg/cm^2,高于Al/C103的28.08mg/cm^2。在900℃熔融混合盐(75%Na2SO4和25%NaCl,质量分数)中腐蚀50h后,Al/C103和MAO/Al/C103的增重分别为70.54,55.71mg/cm^2,表面生成了Al_2O_3和钙钛矿结构NaNbO3相;部分NaNbO3堵塞MAO微孔,阻碍熔盐向内扩散,MAO/Al/C103试样表现出较优的抗热腐蚀性。     

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。     

煤气化炉渣对含Cr_2O_3耐火材料的侵蚀

用静态坩埚法研究了煤熔渣对几种 Al_2O_3-Cr_2O_3耐火材料的侵蚀性。Cr_2O_3均布的试样中煤熔渣很快渗透,吸渣量较大,使工作带的铬刚玉晶粒在液相中散开;而基质中富 Cr_2O_3的试样吸渣量少,在渣-耐火材料界面形成β-Al_2O_3和 CaO·6Al_2O_3密集层,有助于减小渣渗透和保持材料工作面基体的基本完整,其中含锆硅质玻璃相的试样即使 Cr_2O_3含量较低,也保持最小的吸渣量和渗透深度。     

Al_2O_3基多尺度颗粒复合陶瓷刀具材料的摩擦磨损性能

研究了两种Al_2O_3基多尺度颗粒复合陶瓷刀具材料与奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti配副时的摩擦性能和磨损机理。结果表明:两种陶瓷刀具材料的摩擦系数随着载荷和滑动速度的增加而减小,磨损率随着载荷和滑动速度的增加而增大。与Al_2O_3-(W,Ti)Cμ-TiCn陶瓷刀具相比,Al_2O_3-TiCμ-TiCn陶瓷刀具的耐磨性更好,更适宜切削奥氏体不锈钢。摩擦高温使Al_2O_3与不锈钢球发生化学反应生成FeO·Al_2O_3,使金属转移至陶瓷表面形成金属粘结层,从而降低了摩擦系数。Al_2O_3-TiCμ-TiCn陶瓷刀具材料的磨损机理为粘结磨损,Al_2O_3-(W,Ti)Cμ-TiCn陶瓷刀具材料的磨损机理为粘结磨损和断裂。     

Y和磁控溅射对Co—30Cr—7Al合金高温氧化性能的影响

阐明了CoCrAl合金高温氧化性能差的根源在于氧化过程中,除了金属离子M~+(主要是Cr~(3+)和Co~(2+))通过氧化皮向外扩散外,还有O~(-2)和N~(-3)通过氧化皮向合金基体扩散,发生内氧化和内氮化,生成α-A1_2O_3和ALN,使A1的来源衰竭,在表面不能生成完整的α-Al_2O_3保护膜的缘故。添加Y改变了氧化皮的生长机制,磁控溅射使涂层合金微晶化,均在外表面生成完整的具保护性的α—Al_2O_3氧化皮,是改善CoCrAl合金高温氧化性能的主要原因。     

激光引燃合成Fe-Al掺杂Cr粉合金的组织及性能

采用激光引燃自蔓延高温合成的方法,在Fe70Al30粉末中分别添加质量分数为0%、5%、10%、15%和20%的Cr粉,压制成坯,制备出Fe-Al复合材料。利用X射线衍射仪、金相显微镜等表征手段及孔隙率、硬度、磨损和腐蚀性能等性能测试方法,得到了不同Cr含量对烧结合金显微组织及性能的影响规律。结果表明:烧结合金主要物相为Fe_3Al、FeAl、AlCrFe_2、Al_8Cr_5、Al_2O_3和Cr_2O_3。随着Cr含量增加,合金的孔隙率先减小再增大,最小值为12.58%。当Cr含量为10%时,合金显微硬度最高,达到876.4HV,磨损率最低为0.65g/mm~2,自腐蚀电流密度最小为20.32mA/cm~2,耐腐蚀性能最好。