熔盐腐蚀过程中的内氧化、硫化对FeAl金属间化合物晶间脆性的影响

应用电化学技术及物相分析技术研究FeAl系金属间化合物在熔融NaCl-(Na,K)_2SO_4体系中的热腐蚀行为。结果表明,FeAl合金耐蚀性能较差。合金表面没有形成完整的保护性Al_2O_3氧化膜,而是遭受了严重的内氧化、硫化,且内氧化、硫化主要沿晶界发生。在局部内氧化、硫化严重区域,材料明显变脆,Zr的添加虽可改善FeAl合金的耐蚀性能,但其作用尚不足以抑制合金内硫化、内氧化的发生。而B的微量添加效果十分明显,合金表面发展出较完整的富Al_2O_3氧化层,合金不再遭受内硫化、内氧化。     

Fe_3Al和FeAl合金的高温氧化行为

研究了含Nb、Nb和Cr的Fe_3Al合金,含Zr的FeAl合金在1050℃的氧化行为。结果表明Fe_3Al和FeAl合金氧化增重均符合抛物线规律。对于Fe_3Al合金,氧化层由Al_2O_3和Fe_2O_3组成;加入少量Nb,增加了氧化层的粘附性,从而改善合金的抗氧化性。对FeAl合金,氧化层为Al_2O_3;Zr的加入,虽然引起合金的内氧化,但却提高Al_2O_3的粘附性。     

NiAl-31Cr-3Mo共晶合金的高温氧化行为

本文采用恒温氧化实验方法,在900~1150℃下测试了NiAl-31Cr-3Mo共晶合金的氧化性能,分析了合金的氧化动力学;SEM观测了合金表面以及横截面的形貌。研究表明,共晶合金表面在900~1100℃下形成了连续的Al_2O_3氧化膜,表现出一定的抗氧化性能;共晶合金表面在1150℃下未形成完整的Al_2O_3氧化膜,发生严重的内氧化现象,抗氧化性能严重降低。在1000~1050℃的氧化实验中,表面Al_2O_3氧化膜先产生针状θ-Al_2O_3,随着氧化时间的延长,针状θ-Al_2O_3转变成等轴状的α-Al_2O_3;1100℃下表面直接生成α-Al_2O_3氧化膜,抗氧化特性较好。     

Ni-W-GO-Al_2O_3复合镀层的制备及其耐磨耐蚀性能

首先采用纳米Al_2O_3颗粒对氧化石墨烯(GO)进行表面改性,然后利用脉冲电沉积技术在碳钢表面制备了Ni-W-GO-Al_2O_3复合镀层,采用扫描电镜、摩擦磨损试验机和电化学工作站等研究了复合镀层的形貌、组织结构及耐磨耐蚀性能。结果表明:Al_2O_3的加入抑制了GO团聚,有助于镀层组织均匀化;与单纯的Ni-W-GO镀层相比,Ni-W-GO-0.3Al_2O_3镀层表面平整、致密无裂纹,耐磨耐蚀性能最好;Al_2O_3添加量过低,起不到抑制GO团聚的效果;添加量过高,Al_2O_3发生自发团聚,形成大量裂纹,既降低镀层的耐蚀性,同时也降低耐磨性。     

Ti_3Al及其渗铝涂层的热腐蚀性能

采用电化学方法并结合各种物相分析技术研究了Ti_3Al金属间化合物在熔融(Na,K)_2SO_4-NaCl中的热腐蚀行为及渗铝涂层对其耐蚀性能的影响。结果表明,Ti_3Al耐热腐蚀性能较差。形成了外层为TiO_2,中间层为富铝的TiO_2-Al_2O_3复合层,内层为富铌的Nb_2O_5-TiO_2-Al_2O_3层的三层结构。渗铝涂层能在合金表面形成Al_2O_3氧化膜而明显改善Ti_3Al的耐蚀性能。     

新型NbMoCrTiAl-1Si-xB(x=0、1)难熔高熵合金的微观组织及高温氧化行为研究

目的进一步改善新型低密度难熔高熵合金NbMoCrTiAl-1Si的高温氧化能力。方法采用非自耗真空电弧熔炼技术配合水冷铜模制备了 B(x=0、1)合金,于1173 K下,在TGA/DSC1型热重及同步热分析仪上进行了48 h高温氧化试验,通过XRD、SEM及EDS分析了该合金的组织结构和高温氧化机制。结果铸态NbMoCrTiAl-1Si-x B(x=0、1)合金具有典型的枝晶状组织,1%B元素的添加不会改变合金枝晶的组织结构,但会使枝晶间组织形态由黑色纳米颗粒状转变为亮白色短棒状。NbMoCrTiAl-1Si合金的氧化过程由初期线性快速氧化阶段和后期抛物线慢速氧化阶段组成,氧化总增重为1.064 mg/cm~2,而NbMoCrTiAl-1Si-1B合金氧化过程则可分为具有两个不同氧化速率常数的抛物线氧化阶段,氧化总增重约为NbMoCrTiAl-1Si合金氧化总增重的1/2。经48 h高温氧化后,NbMoCrTiAl-1Si合金表面氧化膜凹凸不平,枝晶间发生了明显的内氧化现象,形成了枝晶内以片状和针状刚玉结构的Al_2O_3为主,枝晶间以团簇状金红石结构的Ti O_2为主的氧化膜,NbMoCrTiAl-1Si-1B合金表面氧化膜相对平坦,整个试样表面覆盖了一层由Al_2O_3、Ti O_2和Ti_(0.4)Al_(0.3)Nb_(0.3)O_2等组成的连续、致密的氧化膜。结论1%B元素的添加会促进NbMoCrTiAl-1Si-1B合金表面Al_2O_3和Ti O_2等致密氧化物的形成,抑制合金内氧化进程,显著提高合金抗高温氧化能力。     

FeAl/Al_2O_3复合阻氚涂层制备技术的研究进展

FeAl/Al_2O_3复合膜层是聚变堆氚增殖包层及辅助涉氚系统结构材料首选的阻氚涂层。其制备过程通常需要铝化和氧化2个步骤,铝化是Al原子与基体Fe原子通过相互扩散在基体表面形成铁铝固溶体(Fe,Al)或Fe-Al金属间化合物过渡层;氧化是使铝化涂层表面选择性氧化形成Al_2O_3膜。该阻氚涂层的制备可采用物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、热浸铝化(HDA)、包埋渗铝(PC)、等离子体喷涂(PS)和电化学沉积(ECD)等技术。相对而言,CVD、HDA和PC等3种技术有较好的应用前景,有望成为聚变堆中FeAl/Al_2O_3阻氚涂层工程化制备的候选技术而ECD技术因其制备过程容易控制、涂层性能稳定、可涂镀复杂结构件等特点在FeAl/Al_2O_3阻氚涂层制备方面颇具吸引力。     

电弧离子镀NiCrAlY涂层对镍基单晶合金热腐蚀行为的影响

采用电弧离子镀技术在镍基单晶合金表面沉积Ni28Cr11Al0.5Y涂层,研究镍基单晶合金及其Ni28Cr11Al0.5Y涂层在900℃的75%Na2SO4+25%K2SO4(质量分数)熔盐中的热腐蚀行为。结果表明:镍基单晶合金受到了严重的热腐蚀,镍基单晶合金内部出现了严重的内硫化和内氧化现象,且内硫化物区域和内氧化物区域出现明显分层结构,与外腐蚀层相邻的区域为内氧化区域,远离外腐蚀层的基体内部形成内硫化区域;而Ni28Cr11Al0.5Y涂层在热腐蚀过程中,表面生成连续的Al2O3氧化膜,且随腐蚀时间延长,Al2O3氧化膜的厚度增大,表现出优良的抗热腐蚀性能。     

镍基高温合金DD5、DD10和DSM11热腐蚀行为比较

镍基高温合金DD5、DD10和DSM11在涂覆10%NaCl+90%Na_2SO_4(质量分数)混合盐膜后进行(850℃,200 h)热腐蚀实验,并利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等分析手段,对腐蚀200 h后的合金进行热腐蚀行为对比分析。结果表明:DD10和DSM11合金成分中含有较高含量的Cr和Ti,在表面易生成保护性Cr_2O_3和TiO_2氧化膜,氧化膜遇到熔盐中的O~(2-)会优先在表面发生溶解,保证内部Al_2O_3氧化膜的稳定生长,进一步抑制热腐蚀反应的进行,提高合金的抗热腐蚀性能。DD5合金中Cr和Al含量较少且相差不大,在合金表面形成Cr_2O_3和Al_2O_3混合型氧化物,导致内部元素的贫化,不易形成连续致密性氧化膜,基体会进一步遭受到腐蚀。     

内氧化法制备Cu-Al_2O_3薄板复合材料及其重熔后的组织性能

采用不同Al含量(0.20%、0.35%和0.50%,质量分数)的Cu-Al合金薄板内氧化法制备Cu-Al_2O_3薄板复合材料。对比分析了相同内氧化温度和时间下,不同Al含量的Cu-Al合金薄板内氧化制备出的Cu-Al_2O_3薄板复合材料的组织性能。并尝试采用Cu-Al_2O_3薄板复合材料重熔法制备Al_2O_3颗粒弥散分布的Cu-Al_2O_3块体复合材料。结果表明,Cu-Al_2O_3薄板复合材料内氧化层外部晶粒比内部晶粒细小;随着Al质量分数的增加,在相同的内氧化时间下,内氧化层的深度逐渐减小,内氧化层的内部晶粒逐渐粗化;内氧化后所得复合材料的Cu基体中弥散分布着大量的γ-Al_2O_3,γ-Al_2O_3粒径为10~30 nm,粒子间距为20~70 nm;复合材料中的γ-Al_2O_3强化了Cu基体,与合金相比复合材料表面硬度显著增加,从复合材料表面到内部硬度逐渐减小;Cu-Al_2O_3薄板复合材料重熔后Al_2O_3颗粒团聚且上浮;薄板复合材料重熔法制备Al_2O_3颗粒弥散分布的Cu-Al_2O_3块体复合材料不可行。     

几种镍基高温合金铝、铬涂层的抗热腐蚀性能

本文对五种高温合金及三种铝、铬涂层,用坩埚融盐全浸法,在700～900℃进行了热腐蚀试验,发现除 GH30外,其余合金上的铝涂层都比铬涂层耐热腐蚀。这可能是因为 Al_2O_3膜比Cr_2O_3 膜致密,且 Cr_2O_3 易与氧离子 O~(2-)反应,生成铬酸盐,Cr_2O_3在融盐中的溶解度也比Al_2O_3大。试验表明,GH30合金上铝涂层抗腐蚀性差是因为βNiAl 相存在大量晶界,产生沿晶内氧化。     

Al_2O_3和Y_2O_3改性的低温渗铬涂层的循环氧化和热腐蚀性能

采用在Ni基上复合电镀Ni—Al_2_O3和Ni-Y_2_O3复合涂层后在800℃下扩散渗铬的方法,分别制备了Al_2O_3和Y_2_03改性渗铬涂层。采用相同的工艺在单Ni镀层上直接渗铬,获得一种不含氧化物粒子的渗铬涂层。分析了Al_2O_3和Y_2O_3影响渗铬涂层的氧化和腐蚀性能的机理。组织结构分析表明,Al_2O_3和Y_2O_3能明显抑制在渗铬过程中涂层品粒的长大。800℃循环和75％Na2SO4＋25％NaCl混合盐腐蚀试验结果表明：与在单Ni镀层上直接渗铬相比,A1203和Y_20_3改性的渗铬涂层所具有的细晶结构促进了保护性氧化物形成元素Cr沿晶界向氧化前沿的快速扩散,从而有利于致密保护性Cr_2O_3氧化膜的快速形成,使得改性的渗铬涂层表现出更优异的抗循环氧化和混合盐热腐蚀性能。     

新型Ni-Cr-Co基高温合金在模拟煤燃烧环境中的高温腐蚀

利用XRD,SEM和EDS等实验技术研究了一种新的超级超临界锅炉过热器管材Ni-Cr-Co基高温合金在模拟煤燃烧环境中的高温腐蚀行为.合金在700℃遭受的腐蚀过程分为2个阶段.在初始阶段,合金发生了氧化和硫化腐蚀,表面形成了保护性的Cr2O3膜,同时出现了内硫化现象.在加速腐蚀阶段,因CoSO4熔盐在合金表面的稳定存在使合金遭受严重的低温热腐蚀.当处于较高的SO3分压时,钴或氧化钴在合金表面熔盐中的溶解是造成合金抗腐蚀性能退化的原因.     

Al_2O_3涂层对高温合金K38G热腐蚀的影响

用直流反应溅射方法在镍基高温合金K38G上制备了Al_2O_3涂层,研究了涂覆(Na、K)_2SO_4的试样在1123K空气中的热腐蚀行为。实验表明,Al_2O_3涂层具有良好的粘附性,能降低K38G合金的腐蚀速率并减小腐蚀深度。本文还讨论了Al_2O_3涂层对K38G热腐蚀影响的机制。     

硫磺制酸系统余热锅炉二级过热器管失效原因分析

采用金相、EMPA、X—射线衍射和化学分析等方法对南京磷肥厂使用十个月后未经保护的12CrMoV和使用一年后经喷铝保护的12CrMov及18-8不锈钢管取样进行了分析。结果表明,二级过热器管的失效起因于管子表面的高温氧化和硫化腐蚀。 未经保护的12CrMoV管腐蚀严重,其腐蚀产物是非保护性氧化皮和铁的硫化物,而经喷铝保护的12Cr_1MoV管和18-8不锈钢管在该腐蚀条件下,由于生成能阻止O_2和S侵入金属的Al_2O_3和Cr_2O_3保护膜而表现出良好的抗腐蚀性能。 根据上述结果,提出了可能的腐蚀机制及其解决途径。     

EFFECT OF CoCrAl COATING ON OXIDATION RESISTANCE OF INTERMETALLIC COMPOUND TiA1

Effect of a sputtered Co-30Cr-5Al microcrystalline coating on oxidation resistance ofintermetallic compound TiAl and oxidation behavior of the bare TiAl were investigatedat 900—1000℃ in static air.The oxidation kinetics for the TiAl alloy seems toapproximately follow a linear rate law.Poor oxidation resistance of TiAl is due to theformation of the mixed Al_2O_3+TiO_2 scale which is loosely packed and easily spalledoff.but not of dense and adherent pure Al_2O_3.A sputtered Co-30Cr-5Al coating,30μm thickness,can remarkably improve the oxidation resistance of TiAl owing to theformation of adherent Al_2O_3 protective scale.However,many Kirkendall voids wereformed between coating and substrate.     

Hot corrosion behaviour of a laser beam irradiated nickel base superalloy

The structure and the hot corrosion resistance of cast nickel-base superalloy M 38 irradiated by CO₂ laser beam of 1.3 KW output have been examined by means of optical microscopy, XRD, SEM and EPMA in comparison with un-irradiated specimens. The hot corrosion tests were carried out in a crucible filled with a mixture of 75 Na₂SO₄ + 25 NaCl at 900°C for 15, 35, 55, 80 and 100 hrs, respectively. The results showed that the corrosion resistance of the irradiated alloy is by a factor 2–3 higher than that of the cast alloy. In contrast to significant internal oxidation/sulfidation along the grain boundaries in the cast alloy, under a dense protective oxide scale mainly consisting of Cr₂O₃, there was no sign of internal oxidation/sulfidation in the irradiated alloy. The irradiated surface layer may be regarded as an effective barrier forming part of the superalloy itself.     

电弧离子镀NiCrAlY涂层900℃的热腐蚀行为

采用电弧离子镀技术在镍基单晶合金上沉积Ni28Cr11Al0.5Y涂层,并研究了镍基单晶合金及有Ni28Cr11Al0.5Y涂层镍基单晶合金在900℃的75%Na2SO4+25%K2SO4熔盐中的热腐蚀行为。结果表明,镍基单晶合金遭受了破坏性的热腐蚀,出现了严重的内硫化和内氧化;而由于Ni28Cr11Al0.5Y涂层在熔盐中生成连续的Al2O3氧化膜,阻止了熔盐对单晶合金的腐蚀,有涂层镍基单晶合金表现出优良的抗热腐蚀性能。