Fe20Cr4.5Al微晶和含Y2O3弥散氧化物微晶涂层的高温氧化性能

采用自行研制的高频电脉冲沉积(HFESD)设备在Fe20Cr4.5Al合金表面分别制备了Fe20Cr4.5Al微晶涂层与Fe20Cr4.5Al-Y2O3弥散氧化物微晶涂层.在1000℃和1100℃静态空气中,对合金基体和施加涂层试样进行了200 h的恒温氧化实验.结果表明在两种实验温度条件下,含有Y2O3弥散氧化物颗粒的微晶涂层,完全消除了Al2O3氧化膜中的凸脊,细化了氧化膜的晶粒,抑制了氧化膜的剥落,大大地提高了氧化膜的致密性和粘附性.单一的微晶涂层则部分抑制了凸脊状氧化膜的形成,氧化膜由脊状氧化物和细晶氧化物混杂组成.涂层对氧化增重的影响则与氧化温度-氧化膜的生长速率有关,在1000℃下,涂层试样的氧化增重均有所降低,其中弥散氧化物微晶涂层试样的氧化增重最低;在1100℃下,施加微晶涂层和弥散氧化物涂层对氧化增重影响很小.微晶和Y2O3弥散氧化物颗粒在提高Al2O3氧化膜保护性方面具有"协同效应".     

Fe20Cr4.5Al微晶和含Y2O3弥散氧化物涂晶涂层的高温氧化性能

采用自行研制的高频电脉冲沉积（HFESD）设备在Fe20Cr4.5Al合金表面分别制备了Fe20Cr4.5Al微晶涂层与Fe20Cr4.5Al-Y2O3弥散氧化物微晶涂层。在1000℃和1100℃静态空气中，对合金基体和施加涂层试样进行了200h的恒温氧化实验。结果表明：在两种实验温度条件下，含有Y2O3弥散氧化物颗粒的微晶涂层，完全消除了Al2O3氧化膜中的凸脊，细化了氧化膜的晶粒，抑制了氧化膜的剥落，大大地提高了氧化膜的致密性和粘附性。单一的微晶涂层则部分抑制了凸脊状氧化膜的形成，氧化膜由脊状氧化物和细晶氧化物混杂组成。涂层对氧化增重的影响则与氧化温度－氧化膜的生长速率有关，在1000℃下，涂层试样的氧化增重均有所降低，其中弥散氧化物微晶涂层试样的氧化增重最低；在1100℃下，施加微晶涂层和弥散氧化物涂层对氧化增重影响很小。微晶和Y2O3弥散氧化物颗粒在提高Al2O3氧化膜保护性方面具有“协同效应”。     

Cr18Ni30Mo2Al3Nb合金的高温抗氧化性能

采用称重法测得Cr18Ni30Mo2Al3Nb合金在不同温度下的高温氧化动力学曲线。结果表明,该合金的氧化曲线遵循抛物线氧化规律,具有优良的抗氧化性能。利用扫描电镜、X射线衍射的方法对氧化膜表面形貌及结构进行研究,该合金在3个温度下氧化膜完整致密,700℃氧化膜主要由Fe和Cr的混合氧化物(Fe0.6Cr0.4)2O3和少量Al的氧化物组成;800℃氧化膜主要是Al和Cr的混合氧化物(Al0.9Cr0.1)2O3和少量Al2O3及少量Fe的氧化物;900℃氧化膜主要是(Al0.9Cr0.1)2O3和Al的氧化物,还含有少量Fe(Cr,Al)2O4和MnFe2O4。     

含铝奥氏体耐热钢的高温氧化性能

以Fe-18Cr-30Ni为基础,添加不同含量的Al设计了4组新型奥氏体耐热钢。利用氧化质量增加法研究了4组新型奥氏体耐热钢在700、800和900 ℃下空气中的氧化行为,绘制了氧化动力学质量增加曲线,并利用XRD、SEM和EDS对氧化膜的表面形貌及结构进行了表征。结果表明,1～3号钢在900 ℃时均形成了较为致密的Al2O3内层氧化膜,合金表面生成的复合氧化膜由内到外依次为 Al2O3、(Al0.9Cr0.1)2O3、尖晶石氧化物Fe(Cr, Al)2O4;1号钢氧化过程中还形成了富（Cr, Fe）的混合氧化物,降低了Al2O3氧化膜的连续性;4号钢900 ℃并没有形成致密的Al2O3内层氧化膜,生成的复合氧化膜由内到外依次为 (Al0.9Cr0.1)2O3、尖晶石氧化物Fe(Cr, Al)2O4。     

超细晶铁素体-马氏体钢的高温氧化成膜特性及其对Pb-Bi腐蚀行为的影响

利用SEM、XRD、EPMA和XPS等研究了冷旋锻变形对9Cr2WVTa铁素体-马氏体钢在650℃空气中氧化膜形成过程的影响,在此基础上考察了预氧化制备氧化膜对9Cr2WVTa铁素体-马氏体钢在饱和氧液态Pb-Bi共晶(LBE)中腐蚀行为的影响.结果表明,冷旋锻变形量的增加可提高样品的抗氧化性能,63％变形处理使抗氧化性能略有提高,94％变形处理可显著提高抗氧化性能.相较于回火态样品,63％变形处理样品形成的氧化物仍主要为(Fe,Cr)2O3,只是氧化物颗粒尺寸略有下降;94％变形获得的超细晶样品中,不仅氧化物颗粒尺寸显著减小,而且促进了富Mn氧化物(MnCr2O4和Mn2O3)的形成.超细晶样品中大幅度提高的空位浓度和位错密度、以及增加的晶界数量,显著提高了元素的扩散速率,Mn的异常快速扩散促进了富Mn氧化物的形成,稳定性好的富Mn氧化物提高了氧化膜的致密性.650℃空气中预氧化处理20 h后,超细晶样品表面获得致密性良好的富Mn氧化膜,在550℃饱和氧LBE中腐蚀500 h后,预氧化制备氧化膜可有效阻止LBE对铁素体-马氏体钢的侵蚀,并抑制了Fe的外扩散.Mn在LBE中较高的溶解度会加快富Mn氧化膜的溶解,随着Mn的不断溶解和LBE的持续侵蚀,预制备氧化膜的致密性不断下降而最终破裂,腐蚀2000 h后,样品表面形成了连续的Pb-Bi腐蚀产物.     

2507双相不锈钢高温氧化行为

通过高温氧化试验(1200℃,保温5 min,氧化气氛A和B)模拟了2507双相不锈钢热轧初期的氧化过程,并应用扫描电子显微镜( SEM)、辉光放电光谱仪(GDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)等手段,分析了不同气氛下氧化膜的组成和结构以及初期氧化特性.结果表明:氧化膜主要由Fe3O4、Cr2O3和尖晶石型(FeCr2O4、MnCr2O4等)等复合氧化物组成;气氛中氧含量的变化可改变氧化膜中氧化物结构、组成,铁素体优先于奥氏体氧化.     

奥氏体不锈钢Cr18Ni3Mn11Cu3NbN高温抗氧化性能

采用称重法测得了奥氏体不锈钢Cr18Ni3Mn11Cu3NbN在不同温度下的高温氧化动力学曲线,结果表明,该钢在700℃和800℃的氧化曲线遵循抛物线氧化规律,根据平均氧化速度的评级标准,在此温度下钢＂完全抗氧化＂。利用扫描电镜、X射线衍射的方法对氧化膜表面的形貌及结构进行了研究,发现该钢700℃氧化膜致密完整,主要由Mn2O3、MnFe2O4（尖晶石结构）和Cr的氧化物组成;800℃氧化膜出现脱落,主要由Mn2 O3、MnFe2 O4（尖晶石结构）、Cr的氧化物和Fe的氧化物组成;900℃氧化膜脱落严重,主要由Mn2O3、Fe2O3、尖晶石结构的MnFe2O4组成。     

Sr和稀土对铝合金表面氧化膜保护效果的影响

通过X射线衍射、扫描电镜等方法分析了变质元素对A356铝合金表面氧化膜成分及形貌的影响。从添加元素对表面氧化膜致密性、完整性的影响角度出发，考察了Al—10RE中间合金、Sr处理对A356合金熔体氢含量的影响机制。试验结果表明：A356合金经过Al—10RE中间合金处理后，表面氧化膜中形成了大量La2O3与Al2O3的复合氧化物LaAl11O18这种复合氧化物使表面氧化膜更加致密，氧化膜表面非常平整，几乎看不到开裂的现象，有效地阻止了铝与水的反应。而加入Sr后，形成了SrO与Al2O3的复合氧化物SrAl2O4，这种复合氧化物使表面氧化膜致密性变差，氧化膜表面出现大量反复开裂的痕迹，使得新鲜的铝液不断的暴露于空气中，大大促进了铝与水的反应，使熔体氢含量大幅度增加。     

Ni-20Cr-Y_2O_3弥散氧化物微晶涂层及其高温氧化性能

采用高频电脉冲沉积技术在Ni 2 0Cr合金表面上沉积MGH75 4ODS合金 ,获得了Ni 2 0Cr Y2 O3 弥散氧化物微晶涂层。在 10 0 0℃空气中对Ni 2 0Cr合金及施加涂层的试样进行 10 0h的氧化实验。结果表明 ,微晶化和添加弥散氧化物 (Y2 O3)促进了铬发生选择氧化形成Cr2 O3 氧化膜 ,提高了合金的抗高温氧化性能和氧化膜的粘附性。用AFM ,SEM ,EDS和XRD分别对Ni 2 0Cr合金与Ni 2 0Cr Y2 O3 弥散氧化物微晶涂层的形貌、结构和成分进行了研究 ,讨论了弥散氧化物微晶涂层改善Ni 2 0Cr合金高温氧化性能的协同作用机理。     

船舶排气歧管的成分设计及其组织与性能

在00Cr19Nb Ti不锈钢基础上,通过稀土Ce微合金化的方法制备了三种船舶排气岐管用不锈钢,研究了稀土元素Ce对不锈钢在连续高温环境下的抗高温氧化行为的影响,并分析了其作用机理。结果表明,稀土Ce微合金化的不锈钢在980℃高温不同氧化时间下的氧化物主要由Mn1.5Cr1.5O4、Cr1.3Fe0.7O3、Cr2O3和Si O2组成,氧化物层的相组成随着氧化时间变化稳定性较高;稀土Ce元素的添加可以增加表面氧化物层中Cr的含量,提高Cr2O3氧化膜层的致密性,从而改善排气岐管不锈钢的高温抗氧化性能。     

Fe-30Mn-9Al奥氏体钢高温循环氧化特征

研究了Fe-30Mn-9Al奥氏体钢在700℃、800℃和950℃空气中循环氧化160 h表面形成的氧化膜形貌、成分和组织结构.Fe-30Mn-9Al奥氏体钢在700℃和800℃氧化时,初期增重较快,随着循环次数增加,氧化增重减小,氧化160 h分别增重1.00和4.08 mg/cm2.氧化层主要由Mn2O3,Al2O3和(Mn,Fe)2O3等相组成.在950 ℃,钢的氧化增重显著上升,160 h增重43.50 mg/cm2,表面形成了Fe2O3、MnO2以及MnAl2O4、Al2Fe2O6等复合氧化物.800℃下循环氧化后形成了多层氧化物膜 ,外层以Mn2O3型氧化物为主,内层以Al2O3为主;钢基体表面为 富Fe、贫Mn的铁素体层.      

800H合金的高温抗氧化性能

利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)等,对800H合金高温氧化膜的增厚动力学、形貌及氧化物组成进行了分析。结果表明,700和800℃下形成的氧化膜相近,由(Cr,Fe)2O3和Mn-Cr氧化物组成;900℃时的氧化膜急剧增厚,里层依然是Cr2O3,中间层则是Cr-Fe-Mn氧化物,外层为富Ti的氧化物。通过热力学和动力学计算,提出了800H合金氧化膜形成的模型,发现TiN的存在改变了氧化膜的结构。     

Ni—20Cr—Y2O3弥散氧化物微晶涂层及其高温氧化性能

采用高频电脉冲沉积技术在Ni-20Cr合金表面上沉积MGH754ODS合金,获得了Ni-20Cr-Y2O3弥散氧化物微晶涂层。在1000℃空气中对Ni-20Cr合金及施加涂层的试样进行100h的氧化实验。结果表明,微晶化和添加弥散氧化物（Y2O3）促进了铬发生选择氧化形成Cr2O3氧化膜,提高了合金的抗高温氧化性能和氧化膜的粘附性,用AFM,SEM,EDS和XRD分别为Ni-20Cr合金与Ni-20Cr-Y2O3弥散氧化物微晶涂层的形貌、结构和成分进行了研究,讨论了弥散氧化物微晶涂层改善Ni-20Cr合金高温氧化性能的协同作用机理。     

高Cr镍基单晶合金1050℃的高温氧化性能

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱(EDAX)等手段,研究了一种高Cr镍基单晶高温合金在1050℃的高温氧化行为.结果表明,氧化初期合金增重迅速,氧化增重不遵循抛物线规律,表面氧化膜出现剥落,氧化过程由形成Al2O3和Cr2O3所控制.高温氧化期间,合金发生明显的外氧化和内氧化,外氧化膜Cr2O3和(Ni,Co)Cr2O4组成,内氧化物为Al2O3.在内氧化物上方出现贫Al富Ta区,元素贫化区尺寸随时间的延长而增大,富Ta相抑制基体中Al向外扩散,并抑制氧化膜生长.     

真空荧光显示屏阵列材料氧化过程的研究

研究了真空荧光显示屏阵列材料FeNi42Cr6合金在高温湿氢气氛中的氧化行为。其氧化过程为：首先形成Cr2O3，然后(Fe,Mn)Cr2O4氧化物形核、生长，形成完整氧化膜，成熟氧化膜由颗粒状刚玉型氧化物Cr2O3和块状尖晶石型(Fe,Mn)Cr2O4氧化物组成。实验同时表明，阵列板电阻率随氧化膜厚度增加而增大，电阻率过高会导致与之焊接的Ni丝熔断，氧化膜厚度应控制在1μm～2μm。借助扫描电镜、X射线衍射研究了氧化时间、氢气流量、氢气露点等工艺参数对阵列板氧化增重、氧化膜相结构及、氧化膜表面形貌的影响。得出氧化温度为950℃，时间40min～60min，氢气露点(dp)35℃，流量8L／mm为最佳阵列材料氧化工艺。     

Ni20Cr合金表面离子注入钇后氧化层的微观结构与氧化机制

用SEM／EDS，XRD,TEM／EDS等对1000℃下的Ni20Cr合金及其离子注Y（剂量分别为1×1015，2×1016和1×1017ions／cm2）后的氧化膜表面形貌、微观结构和氧化产物进行观测分析，确认氧化膜由具有较大晶粒尺寸的NiO，NiCr2O4尖晶石和较小晶粒尺寸的Cr2O3氧化物组成，且在部分NiO三角晶界处发现有空洞产生，注入Y剂量大于2×1016ions／cm2后，Cr的氧化产物的体积分数明显增多，并在其中探测到Y，它大多以含Y的氧化物小颗粒存在于Cr2O3氧化物层内，根据实验结果，认为在氧化初始，Y优先氧化形成细小的氧化物颗粒（10—20nm），这些小颗粒在随后的氧化过程中，一方面促进Cr2O3氧化物的形核和生长，另一方面通过自身微量溶解产生Y3＋并向氧化膜晶界偏聚，这不仅阻挡Cr3＋沿晶界的短路扩散，而且增强了氧化膜晶粒间的粘结力，进而降低氧化速率，提高了氧化膜的力学性能。     

高Cr镍基合金的高温内氧化和内氮化行为

通过对镍基合金进行不同温度的恒温氧化试验、横断面的组织形貌观察及微区成分分析,研究一种高Cr镍基合金在恒温氧化期间的氧化物分布特征、内氧化及内氮化行为。结果表明:该高Cr镍基合金在850、900、950和1 000℃空气中氧化100 h期间,合金表层发生元素的外氧化,且在外氧化膜中出现分层结构,由表及里各层中的主要氧化物分别为Al2O3、Cr2O3、NiCr2O4和NiAl2O4、Cr2O3、CrTaO4和Al2O3;合金在900℃以下为完全抗氧化级,900~1 000℃为抗氧化级。该合金在各温度的恒温氧化期间,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;随恒温氧化温度的升高,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。其中,在内氧化物、内氮化物周围形成元素Al的贫化区,在贫化区内发生-′相的分解及贫乏。     

ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜层形成过程研究

通过控制微弧氧化时间,研究了ZAlSi12Cu2Mg1在不同氧化时间下膜层的生长过程,分析了氧化过程中正向电流密度、膜层厚度的变化.结果表明微弧氧化阶段又分为氧化过渡阶段和氧化烧结阶段.氧化过渡阶段陶瓷层以向外生长为主;生成Al2O3非晶氧化物;氧化烧结阶段膜层以向内生长为主,此阶段膜层生长速率最快,生成Al2O3晶体和莫来石.氧化烧结阶段对陶瓷膜层的形成起重要作用,对氧化烧结阶段的控制可直接影响膜层的厚度以及膜层中Al2O3晶体含量.     

T91钢高温高压水蒸汽氧化膜微观组织结构研究

利用扫描电镜和能谱仪对高温高压水蒸汽条件下的T91钢氧化层形貌和氧化膜成分进行观察和分析.结果表明:氧化层的外层主要是粗柱状晶组织,其根部为细等轴晶组织;内层是单相无晶界结构.在表面生成CrFe2O6氧化物的单相无晶界非晶体簿膜,它是在Cr、Fe与O的供应相对较充足的环境中,由直径约0.1～0.2 μm的纳米级CrFe2O6氧化物小粒子堆积而成;继续氧化时,在非晶体层表面生长出CrFe2O4氧化物晶体层,在该晶体层生长的初期,(Fe、Cr):O比与非晶体层一致,但Cr逐渐减少而Fe渐多,并且Fe、Cr离子在CrFe2O4氧化物晶体中严重缺位约37%.     

合金元素对Nb-Ti-Al-C合金氧化行为的影响

利用真空非自耗电弧炉制备不同Al含量的Nb-25Ti-8C合金,研究Nb-Ti-Al-C合金的组织结构及其高温氧化行为。研究表明,Nb-25Ti-8C-(0,5,10)Al合金由Nbss和(Nb,Ti)C两相构成;Nb-25Ti-8C-15Al合金由Nbss、(Nb,Ti)C和Nb3Al三相构成。800~1000℃氧化过程中,合金氧化膜为由Nb2O5,Ti O2,Al2O3,Nb O2及Ti Nb2O7多种氧化物构成的混合氧化膜。Ti、Al活性元素可优先与氧发生选择性氧化,抑制氧化物Nb2O5生成,提高氧化膜致密度和合金抗氧化性,并且氧化温度越高,Al元素改善铌合金抗氧化性能效果越明显。Nb-25Ti-8C合金800℃氧化时表现出良好的抗氧化性能,1000℃氧化时Nb-25Ti-8C-x Al合金的抗氧化性能明显优于C-103。随氧化温度升高,氧化膜中Nb2O5含量增加,导致氧化膜与合金基体的内应力增大,引起外层氧化膜脱落。碳化物中C元素以CO2形式挥发导致氧化层表面形成氧化空洞。