K282合金的高温氧化行为研究

采用DTA、XRD、SEM和EDX研究K282合金在700℃、800℃和900℃大气环境下氧化动力学行为。结果表明,700℃氧化时,氧化初期增重速度较快,之后增重速度变慢,材料只发生了外氧化,氧化层产物为Cr_2O_3。在800℃和900℃氧化时,合金的氧化增重遵循抛物线规律,合金发生了内氧化,内氧化产物为Al_2O_3,外氧化层产物为Cr_2O_3和TiO_2。合金氧化速率由金属离子和氧离子在氧化膜中的扩散速度决定,温度越高扩散速度越快,合金氧化增重速度越快。     

Y_2O_3含量对Ni-20Cr-2.5Al合金高温抗氧化行为的影响

采用粉末冶金工艺制备Ni-20Cr-2.5Al、Ni-20Cr-2.5Al-0.8Y_2O_3、Ni-20Cr-2.5Al-3Y_2O_3镍基高温合金,研究不同含量的Y_2O_3对Ni-20Cr-2.5Al合金在1 000℃时的高温氧化行为.结果表明:加入Y_2O_3后,试验合金的晶粒明显细化,Cr在Ni中的固溶度也有所提高;试验合金的氧化增量随着Y_2O_3含量的增加呈现降低的趋势,高温抗氧化能力得到提高;试验合金氧化膜的均匀性、紧密度和与基体结合力得到提高,氧化膜的成分主要是Al_2O_3.当Y_2O_3质量分数为3%时,Ni-20Cr-2.5Al合金的高温抗氧化能力最好.     

ZrO_2纳米粉对Al-Si合金微弧氧化陶瓷层组织和性能的影响

为提高铝硅合金在高温环境下的服役寿命,文中通过微弧氧化技术在硅酸盐体系电解液中于Al-Si合金表面制备ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分别对陶瓷层进行了表面、截面形貌以及物相组成分析。利用涡流测厚仪测量不同ZrO_2加入量的膜厚,分析ZrO_2-Al_2O_3体系陶瓷层的生长速率,通过自制隔热装置对陶瓷层进行隔热性能测试。研究结果表明:Al_2O_3陶瓷层表面由许多胞状熔融物烧结而成,粗糙度较大,并分布着孔洞较大的放电通道,膜厚约10μm;ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层表面除了胞状熔融物还有细小的颗粒,粗糙度较小,且陶瓷层更加致密,膜层厚度达到25μm。两种体系陶瓷层均形成了Al_2O_3及SiO2相,且在15°～50°范围内出现"馒头包"现象,说明陶瓷层中有非晶成分,但ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层中衍射峰"馒头包"的现象更为严重,非晶成分含量更高,说明在微弧氧化过程中ZrO_2纳米粉的加入有利于亚稳相γ?Al_2O_3的形成。陶瓷层生长速度研究结果表明,电解液中ZrO_2的浓度越大,陶瓷层厚度越厚,生长速度先增大后减小。隔热性能测试结果显示,随ZrO_2含量的增多,陶瓷层的隔热温度升高,ZrO_2的加入对涂层的隔热起到增强的作用。     

TC4热浸铝高温氧化性能的研究

通过热浸铝和扩散退火在TC4合金表面制备钛铝合金复合涂层,研究该涂层在850℃和900℃的长时间高温氧化行为。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等技术手段,分析复合涂层在高温氧化前后的微观组织。研究结果显示,复合涂层分为中间层和扩散层,扩散层主要相是TiAl_3和少量Al_2O_3;热浸铝有效提高基体的高温氧化性,850℃循环氧化后试样表面形成一层Al_2O_3保护层,900℃循环氧化后试样表面形成一层由Al_2O_3和TiO_2组成的混合氧化物层。     

烧结助剂对氧化铝陶瓷低温烧结的影响

氧化铝(Al_2O_3)陶瓷烧结温度较高,通过添加烧结助剂可以实现Al_2O_3陶瓷的低温烧结。对比分析了不同含量的CuO-TiO_2和MnO_2-TiO_2-MgO复合烧结助剂在不同的烧结温度下对Al_2O_3烧结性能的影响,得到了烧结助剂含量和烧结温度对Al_2O_3陶瓷体积收缩率、体积密度以及内部显微结构的影响规律。实验分析表明,在1 350℃的烧结温度下,添加4%(质量分数) CuO-TiO_2和MnO_2-TiO_2-MgO的烧结助剂,Al_2O_3陶瓷分别能获得高达3. 67 g/mm~3和3. 76 g/mm~3的体积密度,并且在扫描电子显微镜下观察到良好的显微结构。     

直接氧化法制备Al2O3／AI复合材料研究

介绍了应用直接氧化法制备Ａｌ２Ｏ３／ＡＩ复合材料的工艺技术问题，研究了合金元素、氧化温度对Ａｌ２Ｏ３生长动力学的影响，以及不同合金、不同温度和不同时间反映产物的显微组织与结构及其力学性能，找出了适合Ａｌ２Ｏ３生长的合金成分、生长温度与时间。     

添加Y(NO_3)_3电解液体系MAO陶瓷层组织和隔热性能研究

为研究电解液中Y(NO_3)_3对微弧氧化陶瓷层组织、生长速率及隔热性能的影响,通过微弧氧化技术在锆盐体系和锆钇盐体系电解液中于Al-Si合金表面制备ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层和Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层.采用环境扫描电子显微镜和X射线衍射仪分别对陶瓷层进行了表面、截面形貌分析,以及物相组成分析.利用涡流测厚仪测量不同反应时间段的膜厚,分析两种体系陶瓷层生长速率.通过自制隔热测试装置对两种不同体系陶瓷层进行了隔热性能测试.结果表明:ZrO2-Al2O3陶瓷层表面由胞状熔融物烧结而成,粗糙度较大,并分布着孔径较大的放电通道,膜厚约20μm;而Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层表面由细小颗粒组成,粗糙度较小,且陶瓷层更加致密,厚度增大到28μm.两种体系陶瓷层均形成了ZrO_2及Al_2O_3相,在约20°~30°范围之间出现明显的"馒头包"现象,说明陶瓷层中均含有非晶成分;但锆钇盐体系陶瓷层中形成了钇部分稳定锆的固溶体(Y2O3和Y0.15Zr0.85O1.93),且Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层的衍射峰"馒头包"现象更为严重,非晶成分含量更高,说明电解液中Y(NO_3)_3的加入提高了反应温度.Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层生长速度大于ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层,主要表现为向外生长厚度明显增大.ZrO_2-Al2O3陶瓷层与Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3陶瓷层的隔热温度分别为45.9℃和53.4℃,说明后者具有更优的隔热效果.     

Y_2O_3含量对机械合金化Fe-15Cr合金循环氧化行为的影响

采用机械合金化及热压法制备Fe-15Cr、Fe-15Cr-0.8Y_2O_3和Fe-15Cr-3Y_2O_3合金,研究不同Y_2O_3含量对Fe-Cr合金在900℃空气中循环氧化行为的影响.结果表明:Fe-15Cr合金实验1 h氧化膜就有严重的剥落现象,循环氧化9 h后,试样已经几乎完全被氧化;Fe-15Cr-0.8Y_2O_3的氧化质量增量明显大于Fe-15Cr-3Y_2O_3的质量增量,Fe-15Cr-3Y_2O_3的抗高温循环氧化性能最好.Fe-15Cr-0.8Y_2O_3合金的氧化膜主要分为两层,外层主要由Fe_2O_3组成,内层主要由复合氧化物FeCr_2O_4组成,在与基体连接处,存在不连续的Cr_2O_3.Fe-15Cr-3Y_2O_3合金的氧化膜可分为两层,外层主要为Fe_2O_3,厚度较Fe-15Cr-0.8Y_2O_3合金薄;内层比较致密,主要由复合氧化物FeCr_2O_4组成,内层与基体结合良好,结合处零星有富集的Cr_2O_3.Y_2O_3的添加可有效提高Fe-15Cr合金的抗循环氧化能力,其中Fe-15Cr-3Y_2O_3合金好于Fe-15Cr-0.8Y_2O_3合金.     

Al_2O_3对铋硼酸盐玻璃结构和性能的影响

通过FTIR、Raman、~(27)Al NMR、XRD、DSC等测试方法,研究了Al_2O_3含量对Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO-SiO_2-Al_2O_3系统低熔点封接玻璃结构及热性能的影响。结果表明:玻璃转变温度及软化温度随着Al_2O_3含量的增加逐渐降低。当Al_2O_3含量≤3%时Al_2O_3在玻璃中主要以[AlO_4]四面体结构存在,充当网络结构形成体,热膨胀系数减小;当Al_2O_3含量3%时Al_2O_3在玻璃中主要以[AlO_6]八面体结构存在,破坏玻璃网络结构,热膨胀系数增大。当Al_2O_3含量为7%时,样品析出ZnAl_2O_4晶体,热膨胀系数随之减小。综上所述,当Al_2O_3含量为3%时,该系统低熔点玻璃具有较低的特征温度及较低的热膨胀系数且可避免高铋含量玻璃的析晶。     

打印头陶瓷导板制造工艺研究

本文提出打印头Al_2O_3陶瓷导板Al_2O_30.23mm 密集微孔钻削方法,利用Al_2O_3陶瓷的不同温度烧结特性,结合优化加工参数,在电脑程控精密钻床上可以加工硬脆陶瓷材料的小孔。本法对Al_2O_3陶瓷零件加工有普遍实行意义。本文对其它种类陶瓷材料的小孔加工方法也做了论述。     

Al涂层对Ni基合金高温氧化性能的影响

为了研究Al涂层对Ni基合金高温氧化性能及氧化机理的影响,采用磁控溅射方法在Ni基合金表面制备了Al涂层,在600℃下对涂层进行了真空扩散退火和预氧化处理,并研究了涂层在1 100℃下的高温氧化性能.利用扫描电子显微镜和能谱仪分析了氧化膜的截面形貌及组成.结果表明,Ni基合金氧化动力学曲线近似服从抛物线规律,且合金的氧化增重最大.经过1 100℃高温氧化后,Ni基合金表面形成三层氧化膜,外层为Ni O、Cr_2O_3、Al_2O_3的混合氧化物和少量尖晶石氧化物,中间层主要为Ni的氧化物,内层为Al_2O_3.Al涂层试样的氧化增重相对较小,表明Al涂层在一定程度上提高了Ni基合金的抗氧化性能.     

基于Minitab的炉渣流动性研究

利用Minitab分析碱度、MgO以及Al_2O_3对炉渣熔化性温度、粘度与热稳定性的影响,用方差分析找到Al_2O_3对炉渣流动性能影响的拐点。结果表明炉渣Al_2O_3质量分数不宜超过18.0%。     

溅射Al涂层对Ni基合金热腐蚀性能的影响

采用磁控溅射方法在镍基合金表面制备Al涂层并对部分试样进行真空扩散,研究其在900℃空气中涂敷25%NaCl+75%Na_2SO_4(质量分数)盐时的热腐蚀行为.采用SEM/EDX及XRD进行分析,结果表明:无涂层镍基合金形成了疏松、不完整的Cr_2O_3和NiO的混合氧化物,且发生了内硫化;具有Al涂层的镍基合金形成了完整的Al_2O_3和Cr_2O_3的混合氧化膜,并且氧化膜较薄,在一定程度上提高了合金的耐腐蚀性能;扩散退火后形成FeAl相,使涂层与基体具有更好的结合强度,腐蚀24 h后Al_2O_3膜保持完整,具有继续保护作用.     

Ta_2O_5 MgO对超纯Al_2O_2瓷显微结构和力学性能的影响

本文研究了少量Ta_2O_5、MgO对超纯Al_2O_3瓷的烧结及显微结构和力学性能的影响。用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了试样的微观结构及断裂表面。发现少量Ta_2O_5的加入能有效地促使Al_2O_3瓷的烧结,其作用比MgO显著。空气介质中较低温度就能将加Ta_2O_5的试样烧结至98%理论密度。Ta_2O_5的加入能明显降低超纯Al_2O_3瓷的烧成温度,还使瓷件强度有所提高。比较二种添加剂对超纯Al_2O_3瓷烧结性能和显微结构的影响,笔者认为Ta_2O_5、MgO作为超纯Al_2O_3的添加剂时,各有其主要作用机埋。提出了Ta_2O_5的固溶体机理,认为Ta_2O_5主要是固溶到Al_2O_5晶格中,使晶体中产生“组成缺陷”,从而使扩散系数DV增大、烧结致密化速率加快。还发现Ta_2O_5的加入量存在最佳值。而MgO主要是富集在晶界,起抑制晶粒生长作用。在超纯Al_2O_3中同时加入适量的Ta_2O_5和MgO。充分发挥二者的主要作用机理在较低温度下就能将试样烧结至理论密度。超纯Al_2O_3瓷的强度不仅与试样的平均晶粒尺寸有关,晶粒大小分布,晶粒间堆积结构同样是影响试样强度值的灵敏因素。用扫描电镜对试样断面研究结果表明:室温下,超纯Al_2O_3瓷试样以沿晶断裂为主,随着晶粒尺寸增大,试样中的穿晶断裂量逐渐增多。穿晶断裂并不是沿某一结晶学平面发生,而是呈台阶形、螺旋形断裂。这种现象在外加0.5%Ta_2O_5的C试样中尤其明显,这可能与固溶进去的杂质的存在有关。     

Y_2O_3对Ni-20Cr合金1000℃高温腐蚀行为的影响

研究加入不同含量Y_2O_3的MANi-20Cr合金在1 000℃时的高温氧化行为.研究表明:随着Y_2O_3含量的增加,MANi-20Cr合金晶粒更加细化,抗氧化能力明显增强,并在MANi-20Cr合金表面生成单一的Cr2O3氧化膜,Y_2O_3的加入有效地抑制了合金的内氧化.     

复合活性钎料钎焊Cu与Al2O3的接头组织及性能

为改善紫铜与Al_2O_3陶瓷的连接强度,采用纳米-Al_2O_3增强的AgCuTi复合钎料(Ag Cu Tip)对紫铜与Al_2O_3陶瓷进行了真空钎焊.采用扫描电镜、能谱分析以及剪切试验对钎焊接头微观组织及力学性能进行了分析.钎焊接头典型界面组织为紫铜/扩散层/铜基固溶体+银基固溶体+Ti_2Cu+Ti_3(Cu,Al)3O/Al_2O_3.纳米-Al_2O_3的添加抑制了Al_2O_3侧反应层的生长,并促进钎缝中形成弥散分布的Ti_2Cu相.随着保温时间的延长,铜侧扩散层和Ti_3(Cu,Al)_3O反应层的厚度逐渐增大.保温时间为20 min时,铜母材向钎料过度溶解,降低了接头性能.当钎焊温度为880°C,保温10 min时,接头抗剪强度最高为82 MPa.纳米颗粒的加入细化了钎缝组织并降低了母材与钎缝热膨胀系数的不匹配,因此提高了接头的连接性能.保温时间可影响界面组织及反应层的厚度,进而影响接头的连接强度.     

Al_2O_3对水玻璃砂高温溃散性作用机理的探讨

本文通过x光粉末衍射、扫描电子显微镜及差热分析对水玻璃砂不同温度下的反应、相变、结构、形貌进行研究。观察了随温度升高Al_2O_3在水玻璃砂中的行为。最终探讨了Al_2O_3对水玻璃砂高温溃散性的作用机理。     

从粉煤灰中回收铝的实验研究

讨论了从粉煤灰中提取回收铝的实验。实验用石灰石——苏打烧结、碳酸钠溶液溶出法提铝,达到了93.21％的高提出率,而提取的 Al_2O_3纯度达90.41％。该实验研究了不同温度下 CaO/SiO_2配比和 Na_2O/Al_2O_3,配比对提取率的影响,初步得出最佳温度和配比。还探讨了提取机理并提出进一步提高提取率和 Al_2O_3纯度所做的工作。     

Y_2O_3含量对机械合金化Fe-20Cr合金循环氧化行为的影响

采用机械合金化及热压烧结技术制备Fe-20Cr、Fe-20Cr-0.8 Y_2O_3和Fe-20Cr-3Y_2O_3合金,研究Y_2O_3对Fe-Cr合金在900℃空气中循环氧化行为的影响.结果表明:Fe-20Cr合金氧化质量增量最大,Fe-20Cr-0.8Y_2O_3合金氧化质量增量其次,Fe-20Cr-3Y_2O_3氧化质量增量最少,抗高温循环氧化性能最好;Fe-20Cr合金氧化100 h后,试样几乎完全被氧化;Fe-20Cr-0.8Y_2O_3合金的氧化膜分为3层,外层主要为Fe2O3,中间层主要为Fe Cr2O4,内层主要为Cr2O3;Fe-20Cr-3Y_2O_3合金的氧化膜也分为3层,外层明显比Fe-20Cr-0.8Y_2O_3致密,空洞直径比较小,数量也比较少;Y_2O_3的添加可有效提高Fe-20Cr合金的抗循环氧化能力,其中Fe-20Cr-3Y_2O_3合金好于Fe-20Cr-0.8Y_2O_3合金.     

CaO-Al_2O_3基钢液净化剂组成的优化

运用CaO-Al_2O_3-SiO_2三元系的熔点和等a(Al_2O_3)两个相图,分析CaO-Al_2O_3渣系净化剂降低钢液中氧化物夹杂的能力与其组成的关系。从热力学角度看,CaO与Al_2O_3质量分数比高(1.6～2.0),则a(Al_2O_3)低(≤0.02),有利于钢液中氧化物夹杂的降低;从动力学角度看,CaO与Al_2O_3质量分数比低(1.1～1.26),则熔点低(1400℃),有利于钢液中氧化夹杂的排出。在净化剂组成的优化过程中,寻找到较佳的CaO与Al_2O_3质量分数比为1.41～1.74,使其a(Al_2O_3)较低(0.02～0.04),熔点较低(1450℃)。工业性试验表明优化后的净化剂净化钢液的效果显著。