新型Cr18Ni31Al合金的高温抗氧化性能

利用氧化增量法测得新型Cr18Ni31Al合金的不同温度下的高温氧化动力学曲线,使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对合金表面高温氧化膜的形貌及组成进行了分析和检测。结果表明,新型Cr18Ni31Al合金的高温氧化动力学曲线为Δm=atn。700℃和800℃氧化后,氧化膜均由Fe2O3和NiCr2O4组成;900℃氧化后,氧化膜表面有尖晶石结构的Fe(Cr,Al)2O4氧化物生成。     

DZ445镍基高温合金高温长时间氧化形成的多层膜结构

研究了高Cr/Al比和中Ta含量的DZ445镍基高温合金在900℃下300～2600 h的氧化行为。结果表明,900℃氧化≥500 h,氧化膜呈现多层结构,最外层氧化物相为NiCr₂O₄、Cr₂O₃和TiO₂,次外层为CrTaO₄和TiO₂,次内层为Al₂O₃、NiCr₂O₄和NiO,最内层主要是Al₂O₃。次外层和次内层的出现使得合金氧化速率降低,表现为动力学方程的指数大幅度增加和氧化速率常数急剧下降。这2层的出现也使得合金氧化机理发生转变,次外层形成后氧化过程由合金元素Cr、Ti、Ni向外扩散转变为由Al的向外扩散和O的向内扩散所控制;次内层形成后,氧化过程转变为Ni、Cr的向外扩散和O的向内扩散所控制。这种多层氧化膜结构使得DZ445合金表现出优异的抗氧化能力。     

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。     

Al含量对Fe-22Cr-25Ni含铝奥氏体耐热钢高温抗氧化性能的影响

以HR3C合金成分为基础,通过调控Cr、Ni含量和添加1.5%,2.5%和3.5% (质量分数) 的Al制备了Fe-22Cr-25Ni型含铝奥氏体耐热钢,并研究了合金的高温抗氧化性能。利用SEM、EDS和XRD对含铝奥氏体钢700、800和900 ℃氧化后的氧化膜组成、结构进行了表征。结果表明：22Cr-25Ni-2.5Al和22Cr-25Ni-3.5Al含铝奥氏体耐热钢在700和800 ℃下具有优异的抗高温氧化性能。氧化后表层形成了连续致密的Al₂O₃保护膜,提高了其高温抗氧化性能。3种耐热钢经900 ℃氧化时形成外层为Cr₂O₃和MnCr₂O₄的复合氧化层,且氧化层下存在Al₂O₃内氧化物和AlN析出相,不能对基体起到有效保护作用。     

一种含铝奥氏体不锈钢的高温氧化行为

采用称量法研究了新型Cr21Ni35NbAl合金分别在700 ℃、800 ℃和900 ℃空气中的静态氧化行为,并绘制其高温氧化动力学质量增加曲线。结合X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS）对高温氧化膜层的形貌及结构进行表征。结果表明：新合金的高温氧化动力学质量增加曲线遵循抛物线规律,700 ℃氧化膜主要为(Fe0.6Cr0.4)2O3和少量Al2O3;800 ℃氧化膜较为复杂,主要为Al2O3、(Al0.9Cr0.1)2O3和少量Fe(Cr, Al)2O4;900 ℃时氧化膜主要为Al2O3和少量(Al0.9Cr0.1)2O3。     

一种镍基单晶高温合金的恒温氧化行为

通过静态增重法对一种镍基单晶高温合金在900℃和1000℃的恒温氧化行为进行了测定,并利用X射线衍射和扫描电镜对氧化产物进行了分析。结果表明,该合金在900℃和1000℃均为完全抗氧化级,900℃的氧化速率明显低于1000℃的氧化速率。合金的氧化产物以(Ni,Co)O为主,并形成了较多的α-Al₂O₃ 和较少量的Cr₂O₃,同时形成了CrTaO₄及（Ni,Co）Al₂O₄和 Co(Al,Cr)₂O₄等尖晶石氧化物。氧化物呈层状分布,(Ni,Co)O在最外层,而Al₂O₃在内层。另外,在靠近α-Al₂O₃层的合金基体中出现了内氮化物。     

Fe-Cr-Al电热合金的高温氧化行为

对一种Fe-Cr-Al系电热合金0Cr25Al5进行了不同温度(950、1050、1150 ℃)的氧化质量增加试验。结果表明,合金试样在950 ℃下属于完全抗氧化级,在1050 ℃下属于抗氧化级,在1150 ℃下保温40 h以上时,由于Cr₂O₃的氧化挥发导致氧化膜出现空洞,大大降低了合金的抗氧化性能。XRD物相分析表明合金表面氧化膜主要由TiO₂、Al₂O₃和FeCr₂O₄组成。     

Ni-20Cr合金在1200℃下的氧化行为

对Ni-20Cr电热合金在1 200℃下进行不同时间的恒温氧化试验,用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)观察分析了1 200℃不同氧化时间下合金的表面形貌、横截面形貌及氧化膜的相组成。结果表明,在1 200℃氧化时,Ni-20Cr合金丝电阻变化与氧化膜厚度变化趋势一致。随着氧化时间延长,合金丝表面氧化膜晶粒逐渐增大,并出现破裂、翘起现象;合金丝表面氧化膜分3层,其主要相组成为NiO、SiO₂、NiCr₂O₄、Cr₂O₃。     

不同表面粗糙度镍铬铝合金的高温氧化行为

采用热重法并结合X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱仪等分析手段,研究在1000 ℃条件下Ni-10Cr-5Al (质量分数,%) 合金样品表面粗糙度对其氧化行为的影响。结果表明：经1000 ℃氧化215 h后,不同表面粗糙度的合金其氧化动力学均服从抛物线规律,并存在两个抛物线常数,氧化膜主要由Al₂O₃,NiCr₂O₄和NiAl₂O₄组成。随着表面粗糙度的增加,氧化增重越明显,同时氧化膜脱落越严重、氧化膜金属界面越起伏。其中,表面粗糙度对合金氧化的影响主要是在氧化前期阶段促进生成了尖晶石NiCr₂O₄和NiAl₂O₄氧化物。     

GH3535合金700℃恒温氧化行为研究

利用增重法,研究了GH3535合金在700℃/700 h下的恒温氧化行为。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EPMA)和同步辐射荧光(SRXRF)分析技术研究了GH3535合金高温氧化膜的氧化动力学、形貌及氧化物的组成。结果表明,GH3535合金在700℃/700 h氧化后表面氧化膜无明显剥落,氧化动力学曲线遵循立方规律,氧化膜厚度为5μm左右,无内氧化现象发生。700℃下,GH3535合金属于完全抗氧化等级。合金表面生成的氧化膜成分以Ni O、Cr2O3、Ni Cr2O4和Ni Mn2O4为主。     

两种铸造镍基合金的高温氧化行为

利用热重分析法、XRD和SEM (EDS)对比研究了700℃超超临界发电机组用K317和K325铸造合金在900和1000℃大气环境下氧化行为。结果表明,K317的氧化性能要优于K325。在900℃氧化时,2种合金的氧化增重遵循抛物线规律,而在1000℃氧化时,氧化增重均分段遵循抛物线规律。K317的氧化膜分3层,外层是NiO、TiO_2和NiCr_2O_4,中间层是致密的Cr_2O_3,内层是内氧化产物Al_2O_3。而K325的氧化膜分2层,外层是NiO, NiCr_2O_4和Nb_2O_5,内层是致密的Cr_2O_3和嵌入的Nb_2O_5颗粒,没有内氧化现象发生。在1000℃氧化时,K325中的Mo严重被氧化形成挥发性MoO_3;同时氧化膜发生了局部剥落现象,氧化膜的附着性相对较差。     

辊皮铸钢件热处理开裂失效分析

35SiMn大型工矿用铸钢件辊皮产品,经过铸造、正火及调质处理后,发现整个缸体内外壁和端面,都出现严重的龟斑裂纹。通过对化学成分、力学性能及金相组织检测和对该失效件进行分析,结果表明在正常加热温度的正火处理过程中,由于加热速度过快,工件内外温差过大,热膨胀系数不一致,在工件的次表层产生极大的热应力,在静置过程中热应力的释放,铸钢件的表面产生大量的裂纹。采用高温扩散退火加完全退火后,工件的组织得到细化强韧性提高。同时采用阶梯式缓慢加热的方式降低热应力,工件表面开裂倾向显著减少。经过工艺改进,工件表面开裂率由原来的65%左右降低为现在不到2%,极大地提高了生产效率和控制了生产成本。     

Nb2O5/TiO2微弧氧化复合膜层微观组织和高温性能的研究

为了研究Ti6Al4V钛合金微弧氧化膜层的抗高温氧化性能,在硅酸钠电解液中添加纳米铌(Nb)颗粒制备了Nb₂O₅/TiO₂复合膜层。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析膜层的微观结构和相组成。结果表明：随着纳米Nb浓度增加,膜层表面微孔直径增大、数量减小,膜层中Nb元素含量逐渐增加至5at%,膜层厚度由42.28μm增加至55.48μm;膜层由锐钛矿型TiO₂、金红石型TiO₂、Al₂TiO₅、Nb₂O₅及Nb-Ti化合物组成,金红石型TiO₂峰值和Nb₂O₅峰值逐渐上升;试样增重由基体10.25 mg/cm²降低至Nb浓度为6 g/L制备膜层的2.281 mg/cm²,平均氧化速率由2.8472×10^-5 mg·cm^-2     

TA32钛合金高温连续氧化行为研究

本文采用增重法研究了表面有/无喷涂高温润滑剂的TA32钛合金在热成形温度750℃~850℃范围内氧化10min-240h的氧化行为,通过SEM和EDS等微观分析方法对氧化层的表面形貌和成分、截面厚度和成分进行分析,并对氧化机理进行探讨。结果表明,750℃-850℃内的氧化行为均符合直线-抛物线规律,800℃～850℃内氧化速率迅速增加,氧化程度剧烈,温度是TA32钛合金氧化行为的重要影响因素之一。750℃时,氧化膜基本没有脱落,800℃时氧化膜部分脱落,温度升高到850℃时,氧化皮大块脱落。750℃-850℃内,随着保温时间的增加,氧化膜逐渐增厚,氧化物由颗粒状变为短棒状和针状,氧化皮逐渐由致密变得疏松多孔,抗氧化能力逐渐下降。TA32钛合金在750℃保温240h时,氧化层结构为：TiO₂和Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/基体;在800℃下氧化240h时,氧化层结构为：TiO₂和Al₂O₃/ Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/基体;在850℃下氧化240h时,表层氧化膜完全脱落。表面无喷涂试样和表面喷涂氮化硼的试样氧化规律一样,均符合直线-抛物线规律,但表面无喷涂试样的单位面积增重、氧化速率高于表面喷涂氮化硼的试样,氧化膜厚度也更厚,说明氮化硼有很好的抗氧化性能。表面喷涂氮化硼的TA32钛合金在750℃保温240h时,氧化层结构为：TiO₂和Al₂O₃/ TiO₂/ Al₂O₃/ TiO₂/Ti₃Al/基体。     

加热温度对超纯铁素体含铜不锈钢热脆敏感性的影响

在Gleeble 3500热模拟机上对21Cr-1.4Cu超纯铁素体不锈钢铜进行高温拉伸试验,研究加热温度对试验钢铜脆敏感性的影响。采用扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜和能谱分析等方法对显微组织和化学成分进行了对比分析。结果表明：1300 ℃加热时,试验钢由于过烧产生了高温脆性。1150 ℃加热时,铜脆敏感性最高,产生铜裂。1200~1250 ℃加热时,铜脆敏感性较低,发生塑性变形。研究发现,加热温度为1150 ℃时,形成的氧化物开始呈液态,冷却后形成包裹状或共晶结构的硅酸盐细颗粒。这些脆性物质使晶界强度降低,结合松脆最后导致严重铜裂。     

厚规格镀锌板表面黑斑缺陷分析

利用扫描电镜对厚规格镀锌板生产过程中出现的表面黑斑缺陷进行表面形貌和成分分析,研究缺陷形成原因并提出改进措施。结果表明,镀锌层表面的局部氧化以及由于长时间在高温下与带钢表面摩擦,塔顶辊辊面状态较差是导致厚规格钢板生产过程中出现表面黑斑的主要原因。     

高孔隙率多孔钛的制备及微弧氧化改性

以商业用纯钛粉为原料,添加造孔剂碳酸氢铵,通过真空烧结的方法制备了多孔钛。再在浓度为10%稀硫酸溶液的电解液中对制备的多孔钛进行微弧氧化处理。将微弧氧化(MAO)改性后的多孔钛浸泡于模拟体液(SBF)中检测其生物活性,并采用SEM和XRD对改性前后多孔钛及矿化后的样品进行了表征。结果显示,制备的多孔钛孔隙率为70%,其孔结构主要包括两类：即尺寸为几百微米的相互贯通的大孔和分布在大孔壁上的尺寸为几微米的小孔。在电压为100 V下氧化2 min能在多孔钛壁上形成厚度为几百纳米的多孔TiO膜层,且该膜层能诱导磷灰石的形成。这表明,微弧氧化处理后的多孔钛具有优异的生物活性。     

TC4在海水和酸雨中的腐蚀磨损交互作用研究

以GCr15/TC4为摩擦副,蒸馏水、人工海水和人工酸雨为腐蚀润滑介质,使用TRB3销-盘式摩擦磨损试验机研究不同水基介质对TC4合金磨蚀机制及腐蚀磨损交互作用的影响。结果表明：不同水基介质中TC4合金的磨损机制不同,海水中疲劳剥层最严重,蒸馏水中粘着磨损最明显,酸雨中磨粒磨损最显著,且海水和酸雨中的摩擦系数略低于蒸馏水。酸雨中磨痕的长度、宽度、深度均大于海水和蒸馏水;TC4合金磨损体积表现为酸雨>海水>蒸馏水,随循环次数增加呈线性增长。3种介质中TC4合金腐蚀磨损交互作用比率表现为酸雨>海水>蒸馏水趋势,蒸馏水中TC4材料流失由机械因素主导,海水和酸雨中则由腐蚀交互作用与机械因素主导;随着载荷增加蒸馏水中的腐蚀交互作用比率降低,机械因素对磨蚀的影响逐渐显著。     

Al含量对Cr1–xAlxN涂层力学、热稳定性、抗氧化性及耐蚀性的影响

目的探讨Al含量对Cr_1–xAl_xN涂层结构和性能的影响。方法在阴极弧蒸发设备中,分别采用Cr、Cr_0.70Al_0.30、Cr_0.50Al_0.50、Cr_0.40Al_0.60和Cr_0.30Al_0.70靶材制备5种不同Al含量的Cr_1–xAl_xN涂层。借助能量色散X射线光谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪、扫描电子显微镜(SEM)和电化学工作站对Cr_1–xAl_xN涂层的成分、结构、力学性能、热稳定性、抗氧化性和耐蚀性进行研究。结果5种Cr_1–xAl_xN涂层均呈单相面心立方结构,其硬度随Al含量的增加而提升,由CrN的(16.9±0.8)GPa升至Cr_0.75Al_0.25N的(25.1±0.7)GPa、Cr_0.56Al_0.44N的(27.0±1.1)GPa、Cr_0.46Al_0.54N的(28.5±1.5)GPa和Cr_0.36Al_0.64N的(30.4±0.8)GPa。所有涂层在1000℃退火后,开始出现六方h-Cr2N的衍射峰,其衍射峰强度随Al含量的上升而降低。Cr_0.75Al_0.25N、Cr_0.56Al_0.44N和Cr_0.46Al_0.54N涂层在1100℃退火后,可检测到六方纤锌矿结构w-AlN相,而高Al含量Cr_0.36Al_0.64N涂层在1000℃退火后,便可检测到w-AlN相。在1000℃氧化15 h后,CrN涂层已经完全氧化,Cr_0.75Al_0.25N、Cr_0.56Al_0.44N、Cr_0.46Al_0.54N和Cr_0.36Al_0.64N涂层的氧化层厚度分别约为0.4、0.3、0.3、0.2μm;在1100℃氧化15 h后,CrN、Cr_0.75Al_0.25N和Cr_0.56Al_0.44N涂层已完全氧化,而Cr_0.46Al_0.54N和Cr_0.36Al_0.64N涂层的氧化层厚度分别约为2.5、1.4μm。CrN、Cr_0.75Al_0.25N、Cr_0.56Al_0.44N、Cr_0.46Al_0.54N和Cr_0.36Al_0.64N涂层在3.5%的NaCl溶液中测得的极化电阻分别为567.69、5.34、71.80、160.10、92.56 k?·cm²。结论涂层的硬度和抗氧化性随Al含量的增加而提升。Al的加入在抑制Cr—N分解的同时,促进了涂层中w-AlN的生成。CrN涂层具有最优的耐蚀性,而在含Al涂层中,涂层的耐蚀性随Al含量的增加呈现出先上升、后下降的趋势。     

氟硅比对AM60B镁合金微弧氧化膜微观结构及耐蚀性的影响

通过改变硅酸盐体系电解液中KF和Na_2Si O_3的浓度,定量分析氟化钾与硅酸钠浓度配比(简称氟硅比)对AM60B镁合金微弧氧化膜层微观结构及耐蚀性的影响。结果表明:主盐Na_2Si O_3在微弧氧化成膜中必不可少。当电解液中含有KF时(氟硅比大于0),随着氟硅比的增大,成膜反应加剧,膜层表面的孔隙率和表面大孔(3μm)数目增加,膜厚增加,且由于KF在电解液中的存在,会生成新物相Mg F_2,促进物相Mg_2Si O_4的形成,这些物相有利于提高膜层的耐蚀性。此外,KF与Na_2Si O_3二者在成膜反应中的竞争与协同作用因氟硅比的变化而变化,致使膜层的微观结构与物相含量随之改变,从而影响膜层的耐蚀性。本研究中,当氟硅比为0.5(KF:Na_2Si O_3=7.5:15)时,由于KF与Na_2Si O_3间良好的协同作用,形成的膜层厚度较大,致密性较好,缺陷较少,此时膜层兼备厚度大与耐蚀性优的特性,是最佳的氟硅比。