FGH95合金的高温氧化行为

通过静态增重实验、X射线物相分析、扫描电镜形貌观察及微区成分分析等手段,系统研究了FGH95合金在不同温度下的高温氧化行为及高温氧化动力学规律.结果表明:FGH95合金在800~1000℃具有较好的抗氧化性能,其氧化动力学曲线基本符合抛物线规律;在1100℃,氧化较为严重,其氧化动力学曲线由两段抛物线组成.氧化层主要由Cr₂O₃和TiO₂组成,在1100℃高温氧化后有少量的NiCr₂O₄生成.     

核能用2.25Cr-1Mo钢水蒸气氧化行为

 为了研究核电用2.25Cr-1Mo钢的抗蒸汽氧化性能,在500 ℃、0.1 MPa水蒸气条件下,对2.25Cr-1Mo耐热钢进行了600 h的氧化试验,利用分析天平测定样品氧化增重,获得氧化动力学曲线,通过扫描电镜观察分析了氧化膜的形貌和结构,结合X射线衍射和能谱分析对氧化产物进行物相分析。试验结果表明,2.25Cr-1Mo耐热钢的氧化增重曲线符合立方规律;氧化膜为双层结构,氧化膜内层较为致密的主要物相为(Fe,Cr)₃O₄尖晶石,氧化膜外层疏松多孔主要物相为Fe₃O₄和少量Fe₂O₃;腐蚀速率测定结果表明,该材料具有较好的抗蒸汽氧化性能。     

铝对铁素体耐热不锈钢高温氧化行为的影响

 为了探究不同铝含量对X10CrAlSi18铁素体耐热不锈钢高温氧化行为的影响,采用恒温氧化方法对0.63%Al 和1.06%Al(质量分数)两组钢在700 ℃空气下进行高温氧化研究,测定和计算了氧化增重和平均氧化速率,观察分析了氧化形貌与氧化物相组成。结果表明,两组钢均达到了完全抗氧化级别,但1.06%Al钢的氧化增重和氧化速率均小于0.63%Al钢,表现出较好的抗高温氧化性;两组钢氧化膜均由3层组成,内层为Al₂O₃和SiO₂,中间层为Cr₂O₃和Fe₂O₃,外层则为MnCr₂O₄和FeMn₂O₄;随着铝含量的增加,氧化膜较为连续、致密,且与基体之间附着性较好,同时内氧化明显减少。     

铌对65SiCrV6弹簧钢氧化增重的影响

 铌对Si-Cr-V系弹簧钢强度和脱碳层特征的影响已受到较多关注,但铌对该系弹簧钢氧化增重影响的研究还较少。以65SiCrV6弹簧钢为研究对象,在其中添加质量分数约0.017%的铌(65SiCrV6Nb)。采用SEM+EDS、XRD、TEM、FactSage化学热力学软件、反应扩散理论和数理统计相结合的方法,从研究铌加入是否会对该弹簧钢在炉氧化增重和氧化铁皮物相组成等产生明显影响的角度,对铌加入是否会对该弹簧钢高压水除鳞难易度产生影响进行评价。结果表明,铌的加入提高了锻态65SiCrV6钢中的珠光体和未溶M(C,N)的相对含量,降低了铁素体的相对含量,并细化了组织。在氧气浓度为2%~7%(体积分数)、加热速度为8~20 ℃/min、保温温度为1 050~1 150 ℃和保温时间为60~90 min等工艺条件下,铌的加入使65SiCrV6钢的氧化增重明显提高,提高幅度为2.54%~27.82%且具有统计学意义。影响试验钢在炉氧化增重的主次效应依次为保温温度>保温时间>加热速度>氧气浓度,保温温度和保温时间对试验钢在炉氧化增重的影响为正相关,氧气浓度和加热速度对试验钢在炉氧化增重的影响为负相关。65SiCrV6钢在炉氧化增重达最小值的工艺为氧气浓度为7%、加热速度为14 ℃/min、保温温度为1 050 ℃和保温时间为60 min;65SiCrV6 Nb钢在炉氧化增重达最小值的工艺为氧气浓度为7%、加热速度为8 ℃/min、保温温度为1 050 ℃和保温时间为60 min。影响铌对65SiCrV6钢在炉氧化增重提高幅度的主次效应为保温时间>保温温度>加热速度>氧气浓度。铌的加入使65SiCrV6钢在炉氧化增重提高幅度最小的工艺为氧气浓度为2%、加热速度为8 ℃/min、保温温度为1 050 ℃和保温时间为75 min。由反应扩散控制的氧化固态相变是造成保温温度、保温时间、加热速度和氧气浓度对试验钢在炉氧化增重产生不同影响的主要原因。铌的加入未改变65SiCrV6钢表面氧化铁皮的3层结构特征,氧化铁皮由外向钢基体主要由Fe₂O₃、Fe₃O₄和FeO(或FeO+Fe₂SiO₄)等构成。铌的加入降低了65SiCrV6钢氧化铁皮中Fe₂SiO₄的相对含量,对高压水除鳞有利。     

镍基高温合金U720Li在750℃不同氧化阶段的恒温氧化行为

航空发动机涡轮盘服役温度的不断升高,对材料的抗氧化性能提出了更严苛的要求。U720Li合金是一种具有较高承温能力的涡轮盘用镍基高温合金,其长期服役温度高达750℃。阐明该合金在服役温度下的氧化行为,对延长涡轮盘的服役寿命具有重要意义。本文采用静态增重法测定了锻态U720Li合金在750℃的氧化动力学曲线,用XRD、SEM-EDS等手段分析了不同氧化阶段的氧化膜形貌、结构及元素分布。结果表明,U720Li合金在其服役温度下具有优异的抗氧化性能,在750℃的恒温氧化动力学曲线大致遵循立方规律,达到了完全抗氧化级别。分析认为,U720Li合金在氧化初期生成了疏松的γ-Cr₂O₃,随着氧化的进行,γ-Cr₂O₃层不断剥落,氧化膜变得更加连续致密并形成复杂多层结构,且在氧化膜附近基体内形成γ’贫化层。在稳定氧化阶段,氧化膜更加连续致密并形成规整的双层结构,包括致密的α-Cr₂O₃外氧化层和α-Al₂O₃内氧化层。连续致密的...     

TiB2对Ta-W合金氧化行为的影响

采用热压烧结制备Ta-W合金和Ta-W-TiB₂合金,研究两种合金在700、800和900℃的高温氧化行为,通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜观察和能谱分析对合金的氧化层组分和组织形貌进行分析。结果表明:两种合金经热压烧结后的相对密度均达到97%以上,可以实现致密化。在氧化温度范围内所有合金的氧化动力学曲线都遵循直线规律,氧化温度升高氧化速率逐渐增大。Ta-W合金的氧化产物为Ta₂O₅固溶体,Ta-W-TiB₂合金的氧化产物为Ta₂O₅固溶体和TiO₂氧化物。在700~800℃下,稳定的TiO₂提高了Ta-W-TiB₂合金的抗氧化能力,但在900℃时,TiO₂的破坏大大减弱了氧化层对基体的保护能力。     

温度对镍基高温合金粉末氧化行为的影响

通过化学分析、扫描电子显微镜观察、X射线衍射分析及X射线光电子能谱分析等方法, 研究了温度对镍基高温合金粉末氧化行为的影响。结果表明, 室温条件下, 粉末氧含量(质量分数)较低(0.012%), 粉末表面发生部分氧化, 表面存在Ni、Cr、Ti等元素的单质态和以Ni (OH)₂、Cr₂O₃、TiO₂为主的氧化物/氢氧化物; 当温度上升至150 ℃, 氧含量增加不明显; 随着温度进一步提高至250 ℃, 粉末氧含量明显增加, 达到0.034%, 粉末表面全部氧化, 表面主要由Ni (OH)₂、Cr₂O₃、TiO₂组成。温度对镍基高温合金粉末氧化行为影响显著, 合理控制温度可以获得低氧含量的粉末, 本研究所用镍基高温合金粉末大气条件下最高处理温度为150 ℃。     

热暴露温度对电力用Ti-20Mo高温合金表面氧化的影响

为进一步提升Ti-20Mo合金抗氧化能力,研究了不同热暴露温度下电力用Ti-20Mo高温合金表面氧化及组织演变。结果表明：原始合金组织存在等轴α晶粒和大量片状α+β共晶组织。以200℃和400℃温度热暴露时,试样增重均小于6 mg;当热暴露温度为600℃时,试样氧化增重近似呈线性增长,最终达16.1 mg。热暴露温度上升有助于合金更快完成回复和再结晶转变过程,达到细晶强化的目的。热暴露合金均形成了等轴α晶与片状α+β共晶组织,随着温度的上升,晶粒尺寸也明显增大,晶粒分布更均匀,当热暴露温度为600℃时晶界部位析出大量细小组织。原始Ti-20Mo合金组织包括α相和TiO₂相,热暴露温度升高后合金内产生更多TiO₂相。当热暴露温度为200℃和400℃时,合金氧化膜内生成了TiO₂;当温度升到600℃时,合金氧化膜内形成了Al₂O₃。     

铈对Cr12铁素体不锈钢抗高温氧化性能的影响

参照标准HB5258-2000中的增重法对不同铈含量的Cr12铁素体不锈钢的抗高温氧化性能进行测试,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)技术等实验手段进行氧化形貌观察和氧化物物相分析,并对氧化物的生成热力学进行了计算.实验结果表明:氧化物的分析结果与热力学计算结果相吻合.在600℃、700℃及800℃较低温度时生成的氧化产物为具有尖晶石结构的M₃O₄型氧化物,具有良好的保护性,铈的添加可促进这种氧化膜的形成,降低氧化速率;在900℃时生成的氧化产物类型主要为M₂O₃型,保护性差,晶粒细的含铈钢初期氧化速率快,但是铈可改善氧化膜与基体的黏附性,在氧化后期阻止实验钢进一步的剧烈氧化.利用反应元素效应和晶粒尺寸效应可以较好地解释该氧化动力学机制.     

ODS-310合金的高温氧化行为

采用静态氧化增重实验及扫描电镜、能谱分析和X射线衍射分析等手段,研究了ODS-310合金在高温环境下的氧化行为,分析了氧化层的形貌、成分和物相,并对其高温氧化动力学曲线进行拟合.实验发现各个温度下的氧化动力学曲线均基本符合抛物线规律.在700℃和900℃氧化100 h以后,ODS-310合金均表现出优异的抗氧化性能.但是,当氧化温度为1100℃时,氧化层厚度明显增厚,而且氧化层有疏松和不连续的现象,不利于氧化层对基体的保护.氧化程度随着氧化温度的提高和氧化时间的延长而加剧.通过能谱和X射线衍射综合分析可知氧化层的物相为Cr₂O₃.     

HRB400螺纹钢的高温氧化行为及动力学

为了优化HRB400螺纹钢氧化皮结构,以提高耐蚀性能,采用热重法研究了试验钢空气条件下在800、850、900、950、1000和1050℃温度下的氧化行为,建立了氧化动力学模型,计算出试验钢的氧化激活能,借助扫描电镜(SEM)分析和确定氧化皮结构和组成.结合螺纹钢的实际生产情况讨论了螺纹钢氧化皮形成规律,建立了螺纹钢...     

铬元素添加对热轧低碳钢高温氧化行为的影响

为了研究铬元素和加热工艺参数(加热温度、保温时间)对热轧低碳钢表面氧化铁皮形成过程的复合作用,采用热重分析法研究了铬含量对低碳钢在1 100～1 250℃空气中氧化行为的影响规律,计算了氧化速率常数,并对比了不同试验条件下氧化铁皮的物相组成、显微结构以及微区元素占比.结果表明,所有氧化过程均呈现两阶段特征,即初期氧化动...     

K2ZrF6含量对ZrH1.8表面微弧氧化阻氢膜层的影响

采用微弧氧化技术在ZrH_1.8表面制备阻氢膜层,研究在Na₅P₃O₁₀-NaOH-Na₂EDTA电解液体系中K₂ZrF₆含量对膜层组织结构和阻氢性能的影响。借助场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射仪(XRD)分析膜层的微观结构和物相组成。采用涂层测厚仪对膜层的厚度进行测量,通过真空脱氢实验表征膜层的阻氢性能。相比未加入K₂ZrF₆时,电解液中添加适量K₂ZrF₆有助于改善膜层的表面质量,减少膜层中微孔和裂纹等缺陷的出现。XRD分析表明,不同K₂ZrF₆浓度时ZrH_1.8表面微弧氧化制备的膜层均主要由m-ZrO₂,t-ZrO₂和少量c-ZrO₂相组成。膜层厚度和氢渗透降低因子(PRF)随K₂ZrF₆浓度的增加均呈先增大后减小趋势,当K₂ZrF₆为4g·L^-1时,膜层的厚度最大为68.7μm,PRF最大为13.1,且膜层中大尺寸缺陷较少,添加K₂ZrF₆制备的陶瓷膜的阻氢性能均得到提高。K₂ZrF₆添加剂的加入可以使ZrH_1.8表面微弧氧化膜层的厚度增大,致密性增强,进而阻氢性能提高,膜层表面质量也得到改善。     

Ni-Cr-Co基高温合金在含有水蒸汽的空气中的高温腐蚀行为

利用热重分析法、SEM(EDX)和X射线衍射研究了一种Ni-Cr-Co基高温合金在两种不同水蒸汽含量的空气中的高温腐蚀行为.结果表明:合金在750℃含有10%H₂O的空气中的腐蚀动力学规律为先遵从抛物线后遵从直线规律,试样表面形成Cr₂O₃层,并且有内氧化物生成.合金在775℃含有5%H₂O的空气中腐蚀时,试样表面致密的氧化层由Cr₂O₃,TiO₂和CoCr₂O₄组成,同时也发生了内氧化现象.水蒸汽加速了合金的腐蚀速度.整个腐蚀过程由元素通过氧化膜的传输控制.     

溶胶-凝胶技术提高不锈钢抗高温氧化及铝合金阳极氧化膜的耐蚀性能

采用溶胶-凝胶法在不锈钢基体表面制备ZrO₂和Al₂O₃涂层,并对铝合金阳极氧化膜进行封孔处理.采用高温循环氧化法研究ZrO₂和Al₂O₃涂层抗高温氧化性能,通过电化学阻抗谱和剥蚀法分析溶胶-凝胶法封孔后铝合金氧化膜的耐腐蚀性能.结果表明：ZrO₂和Al₂O₃涂层的抗高温氧化性能随涂层厚度增加而提高;铝合金阳极氧化膜的耐腐蚀性能也随封孔次数的增加而提高,但当封孔处理超过8次后,阻抗值和腐蚀程度基本不随封孔次数发生变化;实施相同次数封孔处理后,Al₂O₃溶胶的封孔效果略优于ZrO₂溶胶的封孔效果.     

原位合成SiC颗粒增强MoSi2基复合材料的900℃长期氧化行为

研究了不同体积分数原位合成SiC颗粒增强MoSi₂基复合材料在900℃空气中1000 h的长期氧化行为.复合材料氧化1000 h后,均未发生pest现象.6种材料都表现出优异的氧化抗力,原位合成的复合材料的氧化抗力好于传统的通过热压商用MoSi₂粉末和SiC粉末混合物制备的复合材料（外加复合材料）.复合材料氧化膜表层为连续致密的α-SiO₂（α-石英）,下层为Mo₅Si₃,复合材料的氧化过程不仅是O₂与MoSi₂的作用,SiC也同时发生了氧化.材料900℃下发生硅的选择性氧化,正是这种硅的选择性氧化在MoSi₂的表面自发形成一层致密的SiO₂保护膜,使材料表现出优异的长期氧化抗力.      

基于离子和分子共存理论的炉渣氧化能力表征

选用文献报道的14个渣系铁氧化物活度a_FetO作为基础实验数据,验证了基于炉渣离子-分子共存理论(IMCT)所定义的铁氧化物综合质量作用浓度N_FetO表征炉渣氧化性的可能性和精度.为了得到14个渣系的N_FetO,建立了CaO-SiO₂-MgO-FeO-Fe₂O₃-MnO-Al₂O₃-P₂O₅渣系的IMCT-N_i模型,其他13个渣系N_FetO可由该渣系的IMCT-N_i模型经简化得到.结果表明,铁氧化物综合质量作用浓度N_FetO不仅可像活度a_FetO一样表征炉渣氧化性,而且比实测a_FetO精度更高.     

Fe-Cr钢在空气中的氧化行为

为了测定不同质量分数的铬元素对钢高温氧化行为的影响,采用热重法对Fe-5Cr钢与Fe-10Cr钢在800～1 200℃下进行高温氧化研究。建立了两钢种的氧化动力学模型,计算出了两钢种的激活能。利用金相显微镜和X射线衍射对两钢种氧化后的断面形貌和物相进行了分析。结果表明,两钢种的高温氧化动力学曲线遵循抛物线规律,Fe-5Cr钢的激活能小于Fe-10Cr钢。800℃下,Fe-5Cr钢生成不连续的氧化铁皮,Fe-10Cr钢氧化铁皮极少部分形核。900～1 200℃下,氧化铁皮结构由外向里依次为Fe₂O₃、Fe₃O₄和Cr₂O₃。由于Cr₂O₃的阻碍作用,氧化铁皮中没有发现FeO。由于高温和高氧分压,Cr₂O₃失效,导致两钢种在1 000～1 200℃下具有相似的氧化速率。