关于康铜合金高温氧化机理的探讨

本文根据对42～46％Ni的康铜合金,在大气下600～870℃高温氧化的研究,对其高温氧化机理进行了探讨。根据金属氧化理论进行了分析,认为在康铜合金中所形成的氧化物与纯Ni和纯Cu在高温氧化时的产物结构相同,但形成的先后与方式有所不同。     

GH3535合金在700℃和900℃的氧化行为

用热重法研究了GH3535合金在700,900℃空气中的恒温和循环氧化行为。结果表明,GH3535合金的抗氧化性能取决于氧化温度和氧化方式。在恒温氧化条件下,GH3535合金具有较高的高温抗氧化性能;在循环氧化条件下其氧化性能恶化,在900℃氧化时出现加速氧化现象,氧化皮脱落严重。X射线衍射与能谱分析表明,GH3535合金在700℃和900℃恒温氧化500 h的氧化膜由Cr2O3,Mn O2,以及尖晶石Ni Mn2O4,Ni2Si O4和Fe Cr2O4组成,在700℃循环氧化产物中出现了Mo O2,Ni Fe2O4,Ni Cr2O4,而在900℃氧化产物中出现了Ni Mo O4。保护性氧化层的开裂和剥落及大量Mo元素持续参与氧化,是造成GH3535合金循环氧化性能恶化的主要原因。     

一种镍基合金在900和1000℃的高温氧化行为

采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)及能谱(EDAX)等方法,研究了Cr5.0 Co8.0 Mo0.9W5.5 Ta7.4 Al6.0 Re4.2合金在900和1 000℃的氧化行为。结果表明,氧化动力学曲线遵循氧化初期氧化增重速率较快,氧化期间氧化动力学曲线呈波浪式变化,且呈现氧化温度越高波浪式越明显的特征。在900℃氧化300 h后合金表面氧化物膜分为3层,外层为Ni O、Ni2Cr2O4、Ni2Co O4和Cr Ta O4;中间层为平直的Al2O3层,内氧化层为Al2O3,氧化期间,分布在外层的Cr Ta O4抑制基体中Al向外扩散,并抑制氧化膜的生长,使氧化速度降低。1 000℃时合金表面的氧化物膜分为2层,外层为Ni O、Ni2Cr2O4、Ni2Co O4和Cr Ta O4;内氧化层为Al2O3。在900和1 000℃氧化期间,合金均发生元素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,随氧化温度升高,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。     

被氧气毒化后LaNi4.7Al0.3的XPS分析*

通过XPS研究了被氧气毒化后LaNi4.7Al0.3合金的La、Ni、Al元素价态的变化,采用氩离子枪溅射刻蚀,获得了元素价态随深度的变化信息,结果表明,在表层生成物为La(OH)3、LaH2、Ni、NiO、Ni2O3、Al2O3。当溅射到0．4min时,O的谱峰发生了较为明显的变化,γ相的Al2O3增多,α相的Al2O3减少。当溅射到2．0min时,合金的内表层Ni2O3减少,NiO增多,合金的氧化程度减轻。当溅射到10min时,出现了金属La。可见,表层氧化较充分,随着深度的增加,氧化程度减轻。     

多孔NiTi合金的化学氧化处理表面改性研究

在H2O2+HCl溶液中对多孔NiTi合金进行了化学氧化处理表面改性。利用EPMA、SEM、原子吸收光谱对合金表面氧化膜的组成、形貌及化学氧化处理前后的Ni离子释出进行了研究。结果表明,经过H2O2+HCl溶液化学氧化表面处理后合金表面Ni含量显著降低,在生理盐水中的Ni释放速率明显下降;H2O2+HCl溶液浓度和氧化时间均对合金表面氧化膜的生长有较大影响。     

粉末冶金Ag-Cr合金在纯氧气中的氧化

研究了粉末冶金Ag-35Cr(PM Ag 35Cr)和Ag-69Cr(PM Ag-69Cr)合金在700～800℃及0.1 MPa纯氧气中的氧化.PM Ag 35Cr合金在700～800℃纯氧气中氧化形成了复杂的氧化膜,包括Cr2O3、复合氧化物AgCrO2及其下面铬的内氧化区.PM Ag-69Cr合金形成了双层氧化膜,外层为复合氧化物AgCrO2,内层为Cr2O3,铬的内氧化被完全抑制.PM Ag-Cr合金在氧化过程中,铬向外的扩散受到合金中的两相及铬粒子颗粒较粗大等因素的限制,致使铬含量高达69%(质量分数,下同)时,合金氧化后也没有形成单一的Cr2O3外氧化膜.合金内氧化引起的体积膨胀导致在内氧化区出现压应力,使得PM Ag-35Cr合金氧化膜最外层出现了纯银.     

Cu_2O/石墨烯复合材料的可控合成及其机理研究

以氧化石墨和醋酸铜为前驱体,采用一缩二乙二醇为溶剂和还原剂,制备了不同尺寸的Cu_2O纳米颗粒负载于石墨烯的Cu_2O/石墨烯复合材料。研究了加入蒸馏水后保持时间的不同对Cu_2O颗粒尺寸的影响。结果表明:随着保持时间的延长,负载于石墨烯的Cu_2O颗粒尺寸逐渐变小;当保持时间为30min或更长时间时,Cu_2O颗粒的尺寸减小到4nm,并且不再减小。由此提出了Cu_2O纳米颗粒在石墨烯表面异相成核的生长机理,并采用过饱和度解释了不同尺寸Cu_2O纳米颗粒在石墨烯表面的形成过程。     

快淬对Mg_(24)Ni_(10)Cu_2和(Mg_(24)Ni_(10)Cu_2)_(85)La_(15)合金吸放氢动力学的影响

用快淬工艺制备了La-Mg-Ni-Cu系Mg_2Ni型Mg_(24)Ni_(10)Cu_2和(Mg_(24)Ni_(10)Cu_2)_(85)La_(15)合金,用XRD及HRTEM分析了铸态及快淬态合金的结构;用全自动Sieverts设备测试了合金的气态吸放氢动力学;用差热分析仪测试了不同加热速率下合金的放氢DSC曲线,并用Kissinger方程计算了合金放氢激活能。结果表明:不含La的铸态合金具有Mg_2Ni单相结构,添加La的合金除含有Mg_2Ni相外,还含有第二相La_2Mg_(17)和LaMg_3相。快淬态合金具有纳米晶、非晶结构。La的加入显著地提高了合金在真空快淬过程中的非晶形成能力。真空快淬后合金的气态吸放氢动力学得到明显改善,这主要归因于纳米晶结构的形成和合金激活能的降低。     

Ti_2AlNb基合金表面磁控溅射Al/Al_2O_3薄膜及扩散处理对其抗高温氧化性能的影响

为提高Ti2Al Nb合金的抗高温氧化性能,在Ti2AlNb合金表面磁控溅射Al/Al2O3薄膜,于真空退火炉内对其进行600℃,1 h扩散处理后,分别在650,750,850℃下氧化100 h。利用XRD,SEM,EDS技术对基体和扩散试样的相组成、微观形貌进行了分析;研究了Al/Al2O3薄膜扩散层的抗高温氧化性能及扩散处理对Al/Al2O3薄膜氧化动力学曲线的影响。结果表明:Al/Al2O3薄膜扩散层的氧化行为受氧离子渗入薄膜运动过程的控制,在高温条件下表层形成连续致密的Al2O3膜,使薄膜扩散层的氧化系数远低于基体,并且次表层的富铝相能有效阻止氧离子扩散通道的形成,减少基体与氧化性气体接触,从而显著提高Ti2Al Nb基合金的抗高温氧化性能。     

0Cr18Ni10Ti不锈钢热浸镀铝及高温扩散后的高温氧化行为

为提高0Cr18Ni10Ti不锈钢的抗高温氧化能力,采用熔剂法在0Cr18Ni10Ti不锈钢表面制备热浸镀铝层,并经950℃、2 h高温扩散。采用SEM、EDS对热浸镀铝高温扩散试样及不锈钢试样900℃氧化不同时间的表面、截面进行了形貌观察及成分分析。结果表明:镀铝高温扩散试样的氧化动力学曲线较平缓且氧化增重较小;0Cr18Ni10Ti不锈钢经900℃、100 h氧化后表面主要由Fe2O3组成,氧沿晶界向内扩散产生内氧化;镀铝高温扩散试样900℃氧化期间,表面主要由Al2O3氧化膜组成,有效地阻止了合金元素与氧的互扩散,Ni元素在Fe Al层与Al固溶层富集阻碍了Fe Al合金层Al向基体扩散,使镀铝高温扩散试样Fe Al合金层经900℃、100 h氧化后Al元素贫化量较少。镀铝高温扩散试样900℃、100 h下的抗氧化性能优于0Cr18Ni10Ti不锈钢。     

热暴露温度对Ti600合金表面氧化动力学及组织性能的影响

为提高Ti600合金表面的抗氧化性能,通过试验方法研究了热暴露温度对Ti600合金表面氧化动力学及组织性能的影响。结果表明:Ti600合金基体内形成了均匀分布的小尺寸晶粒,并形成了许多片状结构的α+β共晶相。温度200℃与400℃试样重量增加不明显;温度升至600℃时合金抗氧化能力明显下降。随加热时间的增加,依然可以获得明显增重。在400℃时形成大角度晶界的数量相对于600℃更少,提高温度能够促进回复与再结晶过程的更快进行。以不同温度进行循环处理后合金都包含等轴α晶以及呈现片状分布的α+β共晶结构。当温度升高后,形成了更大的晶粒,晶粒尺寸与分布形态也变得更加均匀。加热温度上升后合金中形成了更多TiO₂相,经过600℃热暴露后合金表层生成了TiO₂与α-Al₂O₃2种组织。当温度达到200℃与400℃时,在氧化膜中形成金红石(TiO₂)结构。随着温度升高至600℃,生成更大尺寸的晶粒,产生了具有立方结构的Al₂O₃氧化物。     

C-SiC-TiC-TiB2复合材料的抗氧化性研究

本文对原位反应合成的C-SiC-TiC-TiB2复合材料在600～1200℃空气中的抗氧化性进行了研究．在不同材料组成和试验温度下，试样分别出现氧化增重和失重，这主要取决于碳相和陶瓷相的氧化速率及氧化层的结构特征．在600℃该材料几乎不被氧化；800℃时，TiB2被优先氧化，形成B2O3液相；在1000℃以上，B2O3与SiO2生成硼硅酸盐玻璃，形成一致密氧化层．氧化过程中液相的出现和致密氧化层的形成显著降低了氧化速率，使材料进入钝氧化，从而大幅度地提高了该材料的抗氧化能力．     

康铜合金热电势分散性的探讨

四川仪表一厂在开发康铜热电偶丝和补偿导线生产技术的过程中,通过大量的实验研究,证明了康铜合金的热电势分散性主要取决于微量元素Mn、Si、Fe、Mg等的添加量,而Ni的含量在40～45％以内波动,对康铜热电势分散性无显著影响.     

铌合金表面渗镀复合涂层及其抗氧化研究

利用包埋渗结合化学镀技术在铌合金表面制备了复合涂层,研究了涂层在退火过程中的元素扩散行为及涂层的高温抗氧化性能。结果表明:复合涂层以晶态Ni和Al_3Nb相为主;退火过程中渗层中的Al元素向外扩散,涂层转变为晶态,形成了Ni Al_3、Al_3Nb、Ni Al相。对退火前后的涂层进行1000℃恒温氧化实验,20 h后沉积态涂层的增重为7.7 mg/cm~2,表面主要含Ni O、Al_2O_3、Ni Al相;退火态涂层样品的增重为4.9 mg/cm~2,表面生成了Al_2O_3、NiNb_2O_6、NiAl_2O_4等相。氧化后涂层与基体结合良好。退火态涂层表面由于富Al元素,氧化后形成较多的Al_2O_3,比沉积态的涂层能更有效地减缓氧化进程,提高铌合金的抗氧化性。     

GH3030合金NiCrAlYSi涂层的高温防护性能

采用等离子喷涂法制备的航空发动机涡轮部件不能满足抗高温和热腐蚀需求。采用真空电弧离子镀技术(AIP)在GH3030镍基高温合金上制备170～180μm厚的NiCrAlYSi涂层,研究了该涂层700℃下的高温氧化行为和760℃下的燃气热腐蚀行为。结果表明:经过长时间的氧化,NiCrAlYSi涂层表面形成了以Al2O3,Cr2O3为主的氧化膜,提高了其抗高温氧化性能;经过760℃,100h燃气腐蚀试验后,NiCrAlYSi涂层主要由Ni3Al和α-Cr相组成,NiCrAlYSi涂层明显改善了GH3030合金的抗低温热腐蚀性能。     

FeCrNi合金表面MnO薄膜的制备及其抗渗碳性能

为了提高铁铬镍合金(Fe Cr Ni)的抗渗碳性能,在Fe Cr Ni合金表面电镀金属Mn薄膜,然后利用低氧分压氧化法在Fe Cr Ni合金表面制备Mn O薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等研究Fe Cr Ni合金表面Mn O薄膜的组织结构、形貌、薄膜与基体界面扩散层情况及Mn O薄膜的抗渗碳性能。结果表明:经低氧分压氧化法处理后,金属Mn薄膜完全氧化为Mn O薄膜,且在Mn O薄膜和基体之间形成扩散层,扩散层中出现了Mn Cr_2O_4尖晶石相,Mn O薄膜具有明显的抗渗碳效果。     

一种Co-Cr-Ni-W合金抗氧化性能研究

研究了一种合金Co-Cr-Ni-W在900和1000℃的抗氧化性能.发现该合金在900℃氧化100h之前样品增重较好地符合直线规律,这时保护性氧化膜Cr2O3还未开始形成,增重来源于表面CoO氧化膜.100h之后,连续致密的氧化膜Cr2O3已经形成,氧气较难进入基体内与金属元素发生氧化反应,增重速率明显减缓,符合抛物线规律.1000℃的氧化情况比900℃时严重,在初始直线阶段1000℃时的斜率比900℃时的陡峭,且当氧化至50h时直线规律就已经结束,合金较早地进入抛物线阶段.实验合金氧化速率与温度的关系为:kT=3.44×109×exp(- 234467/RT);氧化激活能Q为234467J/mol.     

NaAlO_2浓度对发动机用Ti600合金微弧氧化层组织及摩擦性的影响

为了提高发动机用Ti600合金的表面的抗氧化性,对其表面进行恒流模式微弧氧化处理,研究NaAlO_2浓度对Ti600合金微弧氧化层组织及摩擦性的影响。研究结果表明:在最初的3 min时间内,电压发生了快速上升的现象,之后变的平稳。氧化层形成了许多微孔结构,在表面形成了具有不连续部分特点的氧化物。NaAlO_2浓度越高生成的氧化层越均匀。试样表面生成了致密与疏松结构两种氧化膜组织,达到了良好冶金相容的效果。Ti600合金经过微弧处理可以获得良好的减摩效果,得到了具有致密组织结构的较厚微弧氧化膜,达到了更优的耐磨性。当NaAlO_2浓度12 g/L时,形成疏松的氧化层,在磨损期间较易被磨损破坏,形成平整的磨痕。     

NaAlO2浓度对发动机用Ti600合金微弧氧化层组织及摩擦性的影响北大核心CSCD

为了提高发动机用Ti600合金的表面的抗氧化性,对其表面进行恒流模式微弧氧化处理,研究NaAlO2浓度对Ti600合金微弧氧化层组织及摩擦性的影响。研究结果表明:在最初的3 min时间内,电压发生了快速上升的现象,之后变的平稳。氧化层形成了许多微孔结构,在表面形成了具有不连续部分特点的氧化物。NaAlO2浓度越高生成的氧化层越均匀。试样表面生成了致密与疏松结构两种氧化膜组织,达到了良好冶金相容的效果。Ti600合金经过微弧处理可以获得良好的减摩效果,得到了具有致密组织结构的较厚微弧氧化膜,达到了更优的耐磨性。当NaAlO2浓度12 g/L时,形成疏松的氧化层,在磨损期间较易被磨损破坏,形成平整的磨痕。     

多孔NiTi记忆合金化学氧化和热氧化表面改性的对比研究

研究了多孔NiTi记忆合金在H2O2＋HCl溶液中的低温化学氧化过程和500℃的高温热氧化过程。通过对比分析2种表面氧化处理后合金表面氧化膜的形貌、Ni/Ti比及膜层生长动力学曲线,探讨了多孔NiTi合金表面和孔内氧化膜的生长特点。结果表明,利用2种表面氧化技术在合金表面和孔内获得的氧化膜Ni含量均明显低于基体,且合金孔内氧化膜Ni含量低于表面氧化膜;多孔NiTi合金孔内的氧化对于与氧亲和力弱的Ni而言更加困难,孔内氧化膜的生长速率低于表面氧化膜的生长速率。