ZrB2-YAG-Al2O3复相陶瓷高温氧化机理研究

研究ZrB2-YAG-Al2O3复相陶瓷的高温氧化机理,以改善超高温陶瓷抗氧化。结果表明,ZrB2-YAG-Al2O3复相陶瓷的氧化质量增加随YAG-Al2O3含量增加而减小,并随Al2O3摩尔比值增大而减小。在1 300℃以下,该复相陶瓷氧化质量增加随氧化时间延长而增加,但是随着氧化时间的延长,氧化质量增加率逐渐降低。在1 300℃以上,改变YAG-Al2O3含量对氧化质量增加趋势影响不大,但改变Al2O3的摩尔比值,氧化质量增加趋势变化较为明显。     

石墨对粉末冶金镍基高温合金氧化行为的影响研究

用粉末冶金热压制备了不含石墨以及添加了3%石墨的镍铬基合金,考察两种合金在900℃时的等温氧化行为,用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析材料的氧化产物。结果表明,不含石墨时,合金表面氧化生成尖晶石结构的NiCr2O4以及Cr2O3,从而抑制了材料的氧化速度。加入石墨后,由于石墨的氧化分解,在材料表面生成了疏松的Cr2O3,使材料的氧化增重增加。     

Mo(Si,Al)2高温抗氧化涂层的形貌与结构研究

采用料浆烧结法在铌合金C-103基体表面制备Mo(Si0.6,Al0.4)2高温抗氧化涂层,利用SEM、EDS、XRD等仪器分析研究涂层的结构、元素分布、相分布与抗氧化性能的关系。结果表明:涂层与基体之间达到冶金结合,通过扩散形成中间结合层;在高温氧化环境下,Mo(Si0.6,Al0.4)2涂层表面生成致密氧化膜。氧化膜分为两层:外层主要为Al2O3,内层为Al2O3、SiO2、3Al2O3·2SiO2和HfO2相的混合物。     

稀土元素Y对Al-Li-Cu-Mg-Zr合金抗氧化性能的影响

研究了稀土元素Y对Al-Li-Cu-Mg-Zr合金高温抗氧化性能的影响。结果表明,加Y和不加Y的合金氧化增重均符合y=kt~n+A规律,但加Y后,合金氧化增重明显减小,即Y改善了铝锂合金的高温抗氧化性能。     

NiTi形状记忆合金表面氧化膜的成分和结构

用AES和XPS研究了NiTi合金表面氧化膜的成分和结构.结果表明,NiTi合金表面主要元素有C、O、Ti、Ni等;氧化膜的最外层由TiO2和TiO及少量的Ni组成,TiO和TiO2的相对含量分别为 30.32%,69.68%;表面氧化膜下存在一层富Ni层.随表面距离的增加,TiO2和TiO的含量逐渐减少,Ti的含量增加,而Ni一直没有价态的变化.     

Al-Si合金微弧氧化工艺优化研究

采用正交试验法优化Al-Si合金硅酸盐体系微弧氧化电解液中钨酸钠、柠檬酸三钠、甘油浓度及电源脉冲频率、占空比、电流密度等工艺参数,研究工艺参数对膜层性能的影响。结果表明:微弧氧化最佳工艺参数为钨酸钠2 g/L、柠檬酸三钠2 g/L、甘油4 g/L、频率800 Hz、占空比30%、电流密度16.6~20 A/dm2;氧化膜主要由莫来石(mullite,3Al2O3·2Si O2)、α-Al2O3、γ-Al2O3相组成;莫来石含量较高,其中的硅元素主要来自铝合金基体。     

内氧化法制备Al2O3/ Cu复合材料

Al2O3/Cu复合材料不仅具有和纯铜一样优良的导电、导热性能,而且由于弥散强化的作用使其拥有高的硬度和强度,特别是优越的高温强度,从而使其成为越来越重要的工程材料之一。论述了Al2O3/Cu复合材料的强化机理及Cu-Al合金的内氧化机理,重点阐述丁内氧化过程中Al2O3颗粒的形核、长大和粗化,并采用内氧化法制备了性能优越的Al2O3/Cu复合材料。     

Al-W合金燃料的氧化过程及性能提升机理

为阐明Al-W合金燃料氧化性能的提升机理,结合铝热还原与超高温气雾化法制备Al-20W与Al-30W合金燃料,并通过热重/差热热分析、X射线衍射仪、扫描电子显微镜/能量色散谱仪对其氧化过程进行研究。结果表明,Al-20W与Al-30W合金燃料均含有亚稳态Al/W合金相,随温度升高Al/W合金相的种类与形态发生转变。2种合金燃料具有优于单质Al燃料的氧化性能,分别在1300℃与1500℃完全氧化,氧化产物WO₃全部挥发。W的存在提升了Al-W合金燃料的氧化性能,机理为WO₃的挥发提供O₂扩散进入颗粒内部的通道;WO₃作为“氧运输船”向单质Al传输O,促进单质Al的氧化;WO₃发生进一步的化学反应,最终以气态形式挥发,促进含W相的氧化。     

Fe-Cr-Si合金喷焊层组织及抗高温氧化机理研究

设计了一种新型Fe -Cr-Si合金 ,并用等离子喷焊方法制备成涂层 ,借助SEM、SEM -EDX及XRD ,研究了Fe -Cr-Si合金涂层的组织形貌、成分分布及其高温氧化行为。结果表明 ,涂层由大量平直的初生Cr3 Si树枝晶和Fe、Cr、Si复杂相基体构成 ,成分呈梯度分布 ,界面为冶金态结合。在 85 0℃和大气环境下 ,其氧化动力学曲线呈抛物线状 ,氧化膜主要是由Cr2 O3 、SiO2 及尖晶石类氧化物FeCr2 O4组成     

SiC_p/ZL109铝基复合材料微弧氧化层的微观组织特征

对ZL10 9合金和SiCp/ZL10 9复合材料表面进行微弧氧化 ,利用扫描电镜对微弧氧化层微观组织特征进行了研究 ,比较测试两种材料微弧氧化层的硬度。发现ZL10 9合金和SiCp/ZL10 9复合材料都可以进行表面微弧氧化 ,其微弧氧化层由两层结构组成 ,分别为疏松层和致密层。ZL10 9合金微弧氧化层主要由不同结构的Al2 O3 相组成 ,SiCp/ZL10 9复合材料微弧氧化层由Al2 O3 和MgAl13 O40 组成。对微弧氧化层形成进行了分析。     

MoS2对铝合金硬质阳极氧化的影响

采用扫描电镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)等手段研究电解液中加入MoS2对铝合金硬质阳极氧化过程、氧化膜层微观形貌及表面成分的影响。结果表明:MoS2均匀分布于硬质氧化膜层中;MoS2的加入提高了铝合金硬质氧化的氧化电压,使氧化过程U-t曲线更加平稳,同时减少了氧化膜孔隙率,使氧化膜更致密。     

含铬Fe_3Al合金的高温氧化行为

为了考察含铬Ｆｅ＿３Ａｌ合金在高温空气介质中的抗氧化性能，本文利用热分析天平连续称重法，测定了试验合金在１１００～１３００℃下的氧化动力学曲线，计算了其抛物线氧化速度常数。并利用Ｘ射线结构分析、扫描电镜观察、能谱分析等手段，对氧化层的组成及合金元素分布进行了分析。结果表明，氧化层主要为α－Ａｌ＿２Ｏ＿３，２４ｈ连续氧化时，膜破裂发生于１３００℃；随着氧化温度升高，氧化层中铬含量急剧降低。     

氧化时间对7075铝合金微弧氧化陶瓷层组织结构及性能的影响

采用以铝酸盐为主的碱性水溶液,对7075超高强度铝合金进行不同时间的微弧氧化表面处理,通过SEM和XRD对氧化陶瓷层的组织结构进行分析,研究不同微弧氧化时间对显微硬度、磨损性能和电化学性能的影响。结果表明:制备的陶瓷层致密,厚度大于50μm,与基体材料形成冶金结合;陶瓷膜层由γ-Al2O3和α-Al2O3两相组成,其中γ-Al2O3相含量较多,并且随着微弧氧化时间的延长,表面粗糙度增加,α-Al2O3相数量增加,陶瓷层具有高的显微硬度(1 423HV0.1),且抗蚀性和抗耐磨性能增强。     

Si3N4结合SiC复相材料的高温氧化行为

利用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、压汞仪和热重分析仪等手段,在1 100～1 500℃范围内研究Si3N4结合SiC复相材料的高温抗氧化行为。结果表明:随氧化温度升高,由于氧化致密层的形成,试样氧化质量增加速率降低;随氧化温度升高出现氧化钝化现象,使Si3N4结合SiC复相材料表现出很好的高温抗氧化性能;高温氧化使Si3N4结合SiC复相材料显气孔率降低,常温抗压强度升高,由于氧化层表面裂纹形成使氧化后试样的常温耐压强度随氧化温度升高而降低。     

电流密度对Al-Si合金微弧氧化膜结构及耐蚀性的影响

采用微弧氧化技术在Al-Si合金表面制备氧化物陶瓷膜层,利用激光共聚焦显微镜、SEM、EDS、XRD、极化曲线等测试方法研究电流密度对Al-Si合金微弧氧化膜层的生长过程、微观结构、元素成分、相组成和耐蚀性的影响规律。结果表明:随电流密度的增大,起弧所需时间减短,膜层厚度和粗糙度均增加,膜层生长速率先增大后减小。电流密度较小时,氧化膜生成相为γ-Al_2O_3,当电流密度达到13.3 A/dm~2时,氧化物生成相出现α-Al_2O_3和莫来石相。当电流密度小于16.6 A/dm~2时,氧化膜的耐蚀性随电流密度增大而增强;当电流密度大于16.6 A/dm~2时,氧化膜耐蚀性能降低,相对于合金基体,氧化膜始钝电位降低,维钝电流密度降低两个数量级。     

添加MgB2对铝碳耐火材料抗氧化性能的影响

研究以MgB2为添加剂对铝碳质耐火材料抗氧化性能的影响,并探讨其抗氧化机理。结果表明:MgB2先与CO气体反应生成MgO、B2O3和C,生成的MgO与Al2O3反应生成MgAl2O4,B2O3与Al2O3反应生成Al18B4O33,其对铝碳质耐火材料的抗氧化起到至关重要的作用,原因在于MgAl2O4有一定的体积膨胀,使材料更加致密,限制氧气的侵入;Al18B4O33覆盖在基质表面,阻止材料的氧化。     

镁铝金属粉对含硼富燃推进剂燃烧性能及硼氧化效率的影响

为了确定镁铝金属粉对含硼富燃推进剂燃烧性能和硼氧化效率的影响,用靶线法测定三种配方含硼富燃推进剂在0.5,1.0,1.5 MPa三种压力条件下的燃速,采集相应的燃烧残渣,用化学分析法测定了三氧化二硼(B2O3)和总硼(B)含量,计算出硼的氧化效率。实验结果表明,镁粉含量对推进剂燃烧性能有明显影响。推进剂中B的含量为30%,并固定其他组分,金属粉含量为6%,改变镁粉和铝粉比例,镁粉0%,3%,6%,相应铝粉为6%,3%,0%。当镁粉含量较高时,推进剂燃速较高,压力指数也较高;镁粉含量低时,燃烧残渣中B2O3含量较高,而镁粉含量高时,燃烧残渣中B2O3含量较低;且随着压力的增高,残渣中B2O3的含量降低;硼的氧化效率随镁含量的增高和压力升高而降低。镁粉可抑制硼的氧化反应,使硼氧化效率降低,提高推进剂燃速和压力指数。     

Al-Si合金微弧氧化膜热防护性能研究

利用SEM、EDS、XRD及导热系数测试仪研究不同厚度高硅铝合金微弧氧化膜层的结构特点及其导热性能,用数值分析方法优化最佳隔热性能膜层厚,并用热震试验研究膜层的耐热冲击性能。结果表明:随氧化膜厚度的增加,膜层莫来石相含量增加、致密性提高;膜层导热系数随膜厚的增加而增大,随环境温度的升高而减小;环境温度从298 K上升到623 K,氧化膜导热系数减少约70%,相对于基体合金降低2~3个数量级;膜层分别经60次空冷和水冷热震试验,表面均未出现肉眼可见的裂纹。     

镁合金低压恒流阳极氧化膜研究

采用环保型阳极氧化工艺,在低压恒流条件下,在镁合金AZ31表面获得了质量良好的白色氧化膜层,用SEM,XRD和XPS等分析手段,研究氧化膜层的微观形貌、相组成和化学组成,并采用动电位扫描的电化学方法考察氧化膜的耐腐蚀性能。结果表明:不同电流密度时,都可在阳极表面观察到细小电火花。制得的阳极氧化膜的主要相组成是MgO,同时含有Al2O3,Na4(AlSiO4)3(OH)等;膜层具有多孔结构,孔径较为均匀,膜层与基体结合牢固;在质量分数为3.5%的NaCl溶液中,阳极氧化的镁合金耐腐蚀性优于没有经过阳极氧化试样的耐腐蚀性。     

纳米组织Zr-4合金氧化膜中应力应变研究

研究纳米组织与普通粗晶组织Zr-4合金在400℃水腐蚀过程中氧化膜内应力的演变特征。结果表明,纳米基底上形成的单斜相ZrO2(m-ZrO2)和四方相ZrO2(t-ZrO2)的微观应变值,比普通基层上形成的m-ZrO2和t-ZrO2相的微观应变值大,160d时普通基底上t-ZrO2相的σ值约为1200MPa,而在纳米基底上的t-ZrO2相的σ值则为1900MPa,说明表面纳米化处理后Zr-4合金氧化膜内,氧化膜/金属界面(O/M界面)处所受的压应力比普通组织的O/M界面所受的压应力大。纳米化后均匀细小的晶粒尺度以及高的压应力,有利于在O/M界面处形成一层具有保护作用的致密的腐蚀产物膜(t-ZrO2层),从而改善Zr-4合金的抗腐蚀性能。