FeAl系合金抗高温氧化性能研究进展

FeAl金属间化合物具有优异的力学性能和抗高温氧化、硫化腐蚀性能,被公认为是高温结构材料、高温气体除尘领域内具有重要应用价值的新材料,因而成了人们研究的重点课题之一。系统地讨论了铁铝金属间化合物的氧化过程、机理以及研究的进展情况。     

FeAl金属间化合物的高温变形行为

对Ｆｅ－３６．５ａｔ％Ａｌ金属间化合物进行了高温拉伸试验研究。结果表明，变形温度在６００－１０００℃范围内，这种ＦｅＡｌ合金的延伸率随温度的升高不断增加，在１０００℃时延伸率最高，达１１５％。经透射电镜分析，该合金高温变形后不仅有大量的滑移位错线，而且有一定数量的位错绻线存在。     

FeAl金属间化合物研究现状

FeAl金属间化合物是一种新型的高温材料,在最近的研究中受到极大的重视,由于其具有长程有序的特殊结构,从而带来一系列优异的特性,如优异的高温抗氧化和抗硫化性、相对较低的密度和低廉的价格等.但室温脆性是FeAl金属间化合物的一个显著弱点.对FeAl金属间化合物近年来的研究现状包括FeAl金属间化合物的抗氧化、抗硫化性和室温脆性等进行了较为详尽的综述.     

FeAl金属间化合物多孔材料的制备

以Fe、Al粉末为原料,用反应合成工艺制备FeAl金屑间化合物多孔材料,表征了孔结构.结果表明,在FeAl金属间化合物多孔材料的制备过程中烧结坯发生明显的体积膨胀;在1000℃以下,随着烧结温度的升高FeAl烧结坯的孔隙度和最大孔径增大;经1000℃烧结后FeAl多孔材料的孔隙度为35.3%,最大孔径为2.0 μm;造孔机理是Kirkendall效应造孔、反应造孔以及粉末颗粒间隙孔的演变.     

粉末粒度对FeAl金属间化合物多孔材料孔结构的影响

研究了粉末粒度对FeAl金属间化合物多孔材料孔结构的影响.研究表明,当粉末粒径在60μm以上时,随着粉末粒径的增加,FeAl金属间化合物多孔材料的总孔隙度和开孔隙度变化不大,即粉末粒度不是决定FeAl多孔材料孔隙度的主要因素;粉末粒度是决定FeAl金属间化合物多孔材料最大孔径的主要因素,在18～125μm的粒度范围内,多孔体最大孔径与粉末粒径之间严格遵循dm=0.4·d.的直线变化规律.     

钛对金属间化合物Fe－36．5at％Al力学性能的影响

研究了２ａｔ％Ｔｉ元素对Ｂ２结构Ｆｅ－３６．５ａｔ％Ａｌ金属间化合物组织和从室温至高温拉伸性能的影响。结果表明，Ｔｉ元素完全面溶于ＦｅＡｌ合金，使ＦｅＡｌ合金高温性能有所提高，同时亦提高低温强度和中温塑性，对低温塑性没有改善。Ｔｉ不改变ＦｅＡｌ合金的变形机理，亦不改变合金断裂模式，仅使７００℃以下温度时混合断口形貌中沿晶断裂部分所占比例增加。     

TiAl金属间化合物的高温氧化与防护研究进展

ＴｉＡｌ金属间化合物在高温下形成Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２混合氧化膜，抗氧化能力较差，耐施加合适的防护涂层。本文综合评述ＴｉＡｌ金属间化合物的高温氧化机理，合金元素、表面处理及防护涂层对其抗氧化性能的影响。     

长程有序金属间化合物FeAl合金的研究现状与发展

近年来,金属间化合物FeAl由于具有一系列优点而受到普遍重视,大力开展研究。本文综述国外在FeAl方面发表的大量文献和作者近二年的研究工作。主要内容包括相结构和晶体缺陷,物理性能和抗腐蚀性能,以及脆性、显微组织和力学性能等方面。     

硬质相对冷喷涂FeAl金属间化合物涂层性能的影响

FeAl金属间化合物具有优良的物理性能和力学性能,但其室温塑性和断裂韧性低,限制了其工程应用.利用机械合金化制备了Fe(Al)固溶体合金粉末及Al2O3,WC硬质相增强的复合合金粉末,通过冷喷涂沉积涂层并结合后热处理原位反应制备了FeAl金属间化合物涂层及其复合涂层.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及显微硬度仪等研究了硬质相对球磨粉末组织结构、冷喷涂FeAl金属间化合物涂层组织结构及性能的影响.结果表明.硬质相可显著加速球磨粉末内部层状结构的细化程度,喷涂态涂层具有不同于传统热喷涂涂层的层状组织结构,热处理可实现喷涂态涂层中Fe(Al)固溶体向FeAl金属间化合物的原位转变,致使层状结构消失,获得无粒子界面的FeAl金属间化合物涂层,弥散分布的硬质相可显著提高冷喷涂FeAl金属间化合物涂层的强化稳定性.     

冷喷涂FeAl金属间化合物涂层的高温磨损性能研究

采用机械合金化法制备FeAl合金粉末,并用冷喷涂法将其沉积在基体——2520耐热不锈钢上,通过后续热处理原位制备了致密的FeAl金属间化合物涂层,研究了该涂层从室温至800℃下的耐磨损性能.结果表明,冷喷涂FeAl合金涂层组织致密,具有不同于传统热喷涂涂层的层状组织结构,该涂层在950℃下热处理后转变为无粒子界面的FeAl金属间化合物涂层;冷喷涂FeAl金属间化合物涂层在400～800℃的范围内磨损性能随着温度的升高不断提高;在700℃下FeAl金属间化合物涂层的磨损失重仅为2520耐热不锈钢的40%.     

FeAl金属间化合物在熔融LiCl和LiCl-Li2O中的腐蚀行为

采用还原处理技术处理乏燃料,形成的LiO2质量分数高达3%以上,这易使反应容器及传送熔盐的装置腐蚀加快.以浸没法研究了FeAl金属间化合物在750℃熔融LiCl和LiCl-Li2O中的腐蚀行为.FeAl在熔融LiCl-Li2O中的腐蚀比熔融LiCl中的腐蚀快.FeAl合金在750℃熔融LiCl和LiCl-Li2O中表现出相同的腐蚀趋势:腐蚀初期出现快速腐蚀现象,后期由于受扩散机制的控制,腐蚀速度变得很慢,因而腐蚀动力学曲线呈抛物线形状.     

Ti600钛合金的氧化行为

研究了Ti600钛合金在700-1000℃范围内的氧化行为.结果表明,Ti600的100 h氧化动力学近似遵循抛物线-直线规律,氧化激活能为224 kJ·mol-1.Ti600试样在700℃氧化100h后其表面形成了致密的氧化皮,而在高于700℃氧化100 h后氧化皮出现多层结构并开始剥落,氧化皮主要由金红石型TiO2...     

Oxidation mechanisms of low energy-high flux nitrided ODS FeAl intermetallic alloy

Abstract

Microscopy studies of low energy-high flux nitrided ODS FeAl Grade 3 intermetallic alloy reveal a surface containing a random distribution of protrusions anchored by yttria particles. The cross section analyses show the formation of an outer compact layer containing hexagonal AlN followed by an inner diffusion layer containing AlN and a segregation of α-Fe. The high temperature isothermal oxidation behaviour is subsequently evaluated at 800°C for 24 h. The nitrided layer is observed to induce a change in the oxidation mechanisms compared to the untreated material. As a result of the outer diffusion of Fe a Fe₂O₃ scale is first established at the gas/metal interface, followed by an intermediate α-Al₂O₃ layer. The original substrate also seems to be oxidised to give rise to a spinel layer the oxide/alloy interface.     

Ti60合金高温连续氧化行为研究

研究了Ti60合金（Ti-5.6Al-4.8Sn-2.0Zr-1.0Mo-0.85Nd-0.34Si)在620℃，720℃和800℃时的连续氧化行为，用扫描电子显微镜和X射线衍射仪和X射线能谱仪研究分析了Ti60钛合金氧化层形貌，微观结构和成分分布，以研究Ti60合金在不同温度下的氧化机理，结果表明：Ti60和在620℃有较好的抗氧化性能，其连续氧化动力学符合抛物线规律。在720℃和800℃，氧化严重，其连续氧化曲线近似直线规律。     

室温应变速率及Al含量对FeAl合金拉伸性能的影响

研究了初始应变速率在１．３９×１０＾４￣６．９５×１０＾－１ｓ＾－１范围内Ｆｅ－４０Ａｌ的室温拉伸性能。结果发现，应变速率对ＦｅＡｌ合金室温下的断裂延伸率屈服强度和抗拉强度均有不同程度的影响，其中对断裂延伸率的影响最为显著。应变速率对ＦｅＡｌ合金力学性能的影响程度还与Ａｌ含量有关，Ｆｅ－３６．５Ａｌ较Ｆｅ－４０Ａｌ合金受应变速率的影响更大，研究结果还表明，Ａｌ含量还影响着ＦｅＡｌ合金拉伸断口中穿晶     

High-Temperature Oxidation Behavior of a Ni-Cr-W-Al Alloy

A study was conducted to examine the isothermal oxidation behavior of a new Ni-Cr-W-Al alloy in air at 1250℃ with different time. Oxidation kinetics was determined from weight-change measurements. The microstructure and composition of the oxide scale were investigated by means of scanning electron microcopy and X-ray diffraction. The results showed that the oxide scales of the alloy were a compact and continuous outer Cr2O3 and NiCr2O4 layer and an inner Al2O3 layer that was in dendrite shape. Oxides scales with good adherence were formed on the surface of the alloy, which made the alloy perform excellent high-temperature oxidation resistance.     

Ti60合金在650～750℃高温下的氧化行为

研究了Ti60合金(Ti-5．6A1-4．8Sn-2．0Zr-1．0Mo-0．85Nd-0．34Si)在650～750℃下的高温氧化行为；采用恒温或循环氧化增重方法、氧化速度常数、活度等理论计算研究了合金氧化的热力学和动力学规律；用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法，研究氧化膜的表面形貌和结构；采用俄歇电子能谱(AES)分析元素沿深度方向的分布，研究元素在氧化过程中的扩散行为。研究结果表明：Ti60合金在650℃和700℃有较好的抗氧化性能，其循环氧化动力学曲线基本上符合抛物线规律；在750℃，氧化严重，其循环氧化动力学曲线近似符合抛物线一直线规律。氧化层由金红石结构的TiO2氧化物和少量的Al2O3组成。氧化表面形貌为网篮状组织，这是由于α相和β相的成分和结构不同，界面扩散和体扩散差异导致的氧化程度不同所造成的。稀土第二相处氧化严重，表面裂纹大多产生于稀土第二相颗粒。     

FeAl合金研究进展评述

综合评述了近几年来ＦｅＡｌ合金的研究进展，概述了ＦｅＡｌ合金环境氢脆产生的现象，原因及其影响因素，总结了ＦｅＡｌ合金中空位点缺陷的产生和存在方式等方面的研究现状，并在此基础上提出了一步研究的几个重要方向。