富Ce混合稀土阻燃ZM5合金氧化膜结构分析

在ZM5镁合金中添加0.1%混合稀土RE(富Ce混合稀土)时,阻燃效果最佳,镁合金起燃温度提高到800℃以上。对该合金表面进行了DSC、SEM和XRD分析。结果表明:在高温熔炼时合金表面生成了一层由(RE)2O3、MgO和Al2O3组成的厚度为2-4μm的致密氧化膜。通过热力学研究氧化膜的形成过程发现,RE与MgO发生交互反应,使中间层的(RE)2O3增加,导致中间层致密度增加,致密的氧化膜抑制了基体镁合金的进一步氧化。     

NiCrAlY涂层对镍基单晶高温合金氧化性能的影响

采用磁控溅射方法在镍基单晶高温合金基体上沉积NiCrAlY微晶涂层.用热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段研究了镍基单晶高温合金及其NiCrAlY微晶涂层在900～1100℃静止空气中的氧化行为.结果表明,镍基单晶合金及其微晶涂层在900℃表现出相同的增重规律,即经初期快速增重后,两者的氧化增重都变得非常平缓;在1000℃,单晶合金的氧化膜不断剥落,使动力学曲线上下起伏,而微晶涂层经初期快速增重后,动力学曲线趋于平缓;在1100℃,单晶合金由于氧化增重远大于氧化膜剥落所造成的失重,使氧化动力学曲线在整个氧化过程中都呈迅速增长趋势,而微晶涂层的氧化动力学基本符合抛物线规律.单晶合金表面形成含Al2O3、Cr2O3、NiO、CrTaO4和Ni(Al,Cr)2O4尖晶石等的复合氧化膜.施加NiCrAlY微晶涂层后,镍基单晶合金表面形成连续、致密且结合良好的单一氧化物Al2O3,使合金的抗氧化性能明显提高.     

Nb元素对粉末冶金TiAl基合金高温氧化行为的影响

采用等离子旋转电极法制备Ti-47Al-2Cr-0.2Mo,Ti-50Al-2Nb-0.3W和Ti-45Al-7Nb-0.3W(元素含量均为原子分数,%)3种预合金粉末,再通过热等静压制备成块体合金,在950℃空气环境中进行合金的高温氧化实验,并利用扫描电镜(SEM)观察与分析合金氧化后的表面形貌以及截面的元素面分布,用X射线衍射(XRD)分析氧化膜的相组成,研究Nb元素及其含量对Ti Al基合金高温氧化行为的影响。结果表明:Nb元素的添加可提高粉末冶金Ti Al基合金的抗氧化性能,这3种合金中Ti-45Al-7Nb-0.3W合金的抗氧化性能最好,经过80 h氧化后质量增量仅为2.484 mg/cm2,为不含Nb合金的12.44%,并且氧化膜整体厚度最薄,最厚的地方氧化膜厚度约为8.3μm。该合金表面形成连续致密的Al2O3氧化层,氧化膜从外向内依次为TiO2层/Al2O3层/(Ti,Nb)O2层/富Al和Nb层。     

8407钢渗铝氧化处理形成的氧化膜组织与结构

对渗铝后的8407钢试样进行常温硬质阳极氧化处理,使其表面形成氧化膜。通过金相显微镜观察氧化膜横截面组织,并探讨了氧化膜的形成机制;采用扫描电镜观察氧化膜表面形貌,并检测氧化膜沿厚度方向的化学成分及其分布;利用X射线衍射仪对氧化膜相组成进行分析。结果表明,渗铝8407钢经过常温硬质阳极氧化后,试样表面分为3层,从基体向外侧依次为基体、渗层、氧化膜。氧化膜连续致密,厚度均匀,与基体结合紧密,其主要成分为O、Al和Fe,且各元素分布均匀,主要相组成为Fe3O4和Al2O3。     

TiAl合金表面阴极微弧制备的Al_2O_3膜结构与性能

以Al(NO3)3乙醇溶液为电解液,采用阴极微弧放电沉积方法,在TiAl合金表面制备连续的Al2O3薄膜,并对膜的结构与性能进行研究.利朋扫描电镜(SEM)观察到样品表面分布着熔融状颗粒,颗粒的平均直径约20μm,颗粒中间有小孔存在.X射线衍射(XRD)分析表明氧化膜的相成分主要为α-Al2O3和γ-Al2O3相,还有少量的ε-Al2O3相;氧化膜中α-Al2O3和γ-Al2O3的相对含量随着制备电压改变而变化.显微划痕实验测得膜与TiAl基体之间结合力大于20 N,表明制得的氧化膜与基体有良好的结合力.900℃的高温氧化实验表明氧化膜能够有效地提高基体的抗氧化性能.     

阳极帽合金表面氧化层研究

研究了实验工艺对Ni42Cr6Fe合金表面氧化膜形成的影响.实验结果表明,Ni42Cr6Fe合金表面氧化膜的主要组分为Cr2O3和FeCr2O4,材料表面打毛处理和氧化温度是影响氧化膜的主要原因,晶格缺陷层产生的微观缺陷有利于原子在氧化过程中的扩散.     

奥氏体耐热不锈钢309S高温抗氧化性能研究

采用不连续称重法测得了奥氏体耐热不锈钢309S在不同温度下的高温氧化动力学曲线,结果表明309S钢高温氧化动力学曲线遵循抛物线规律.利用扫描电镜、X射线衍射和XPS的方法对氧化膜表面的形貌及化学元素沿氧化膜纵深方向的分布情况进行了研究,发现各温度下的氧化膜均均匀覆盖于基体表面;500℃下氧化膜氧化产物表层主要为Cr2O3和Fe2O3,内层主要为Cr2O3和NiO;1 000℃下氧化膜表层主要成分为Cr2O3、NiO、Fe3O4或Fe2O3,氧化膜内层基本不含NiO,主要为Cr2O3、Fe3O4或Fe2O3.     

NiAl-31Cr-3Mo合金高温氧化性能研究

研究了NiAl-31Cr-3Mo合金在1250～1500 K空气中的氧化行为.实验结果表明:在实验温度范围内,合金的氧化动力学曲线符合抛物线规律;氧化过程中合金表面生成了以а-Al2O3为主的氧化膜,并且含有Cr2O3.采用扫描电镜和能谱分析研究了氧化产物的微观组织及{连成,并从合金的相组成探讨了NiAl-31Cr-3Mo合金的氧化机制.     

Ce和Re对CoNiCrAlY合金1000℃氧化行为的影响

在热障涂层粘结层用CoNiCrAl Y合金中添加适量活性元素Ce和合金元素Re,1000℃空气气氛下进行恒温氧化,测试合金氧化动力学,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜/能谱(SEM/EDS)等手段观测氧化产物的物相组成和转变、氧化膜结构,进而比较添加适量活性元素Ce和合金元素Re对合金氧化行为的影响。结果表明,当前氧化条件下,合金氧化动力学可以划分为两个阶段:氧化初期,氧化速率较快;稳定氧化阶段,氧化产物由亚稳态θ-Al2O3转化成稳态α-Al2O3,氧化速率明显降低。CoNiCrAl Y合金表面形成了单一Al2O3膜,而CoNiCrAl YRe合金生成了富Cr氧化物外层+Al_2O_3内层双层氧化膜,并且在贫铝区形成了少量内氮化物。0.1%Ce(质量分数)的加入促进了Al的选择性氧化,加快了Al2O3的相转变,从而促进保护性α-Al2O3氧化膜的更快形成,使得CoNiCrAl Y合金稳定氧化阶段氧化速率常数由3.3×10~(-13)g~2·cm~(-4)·s~(-1)降低为1.5×10~(-13)g~2·cm~(-4)·s~(-1)。而且,Ce和Re元素共同存在时对合金抗氧化性能的改善效果更显著,CoNiCrAl YRe Ce合金表面形成了单一、连续、致密的Al_2O_3保护膜,Ce的加入使得含Re合金CoNiCrAl YRe的稳定氧化阶段氧化速率常数由2.8×10~(-13)g~2·cm~(-4)·s~(-1)降低为7.5×10~(-14)g~2·cm~(-4)·s~(-1)。     

新型低Cr镍基合金GH3535高温氧化行为

采用静态增重法,研究了GH3535合金在700~980℃温度范围内空气中的恒温氧化行为。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和电子探针(EPMA)分析了GH3535合金高温氧化膜表面与截面形貌、表面氧化膜的相组成以及氧化层中元素分布情况。结果表明GH3535合金在700℃氧化后表面氧化膜无明显剥落,氧化动力学曲线遵循立方规律,氧化膜厚度4μm左右。870和980℃时氧化物出现剥落,870℃下无内氧化现象发生。GH3535合金在3个温度下的氧化速率分别为0.064,0.073和0.200 g·(m2·h)-1,根据氧化等级评定,700和870℃时属于完全抗氧化等级;而980℃时GH3535合金转变为抗氧化等级。GH3535合金700℃时氧化膜主要组成是外层Ni O和Ni Fe2O4等复合氧化物,中间层是Cr2O3,Ni Cr2O4,Mo O2和Ni Mn2O4等氧化物;870℃氧化膜分层同700℃一致,但外层Ni O含量降低,内层Cr2O3厚度增加;980℃时外层Ni O已剥落掉,露出内部Cr2O3等氧化层,并出现了Al2O3内氧化层。     

机械合金化Fe-20Cr-2.5Al合金循环氧化行为

采用机械合金化及热压法制备Fe-20Cr-2.5Al、Fe-20Cr-2.5Al-0.8Y2O3和Fe-20Cr-2.5Al-3Y2O3合金,研究了不同Y2O3含量对MA Fe-Cr-Al合金在900℃空气中循环氧化行为的影响。结果表明,Fe-20Cr-2.5Al合金氧化增重最大,Fe-20Cr-2.5Al-3Y2O3合金氧化增重其次,Fe-20Cr-2.5Al-0.8Y2O3合金氧化增重最少,抗高温循环氧化性能最好。Fe-20Cr-2.5Al合金的氧化膜分为三层,外层主要为Fe2O3,与镍层连接界面有很薄一层不连续的Al2O3,中间层主要为Fe2O3和Cr2O3的复合氧化物,氧化膜内层主要为Fe Cr2O4;Fe-20Cr-2.5Al-0.8Y2O3合金的氧化膜没有明显分层现象,氧化膜主要为Cr2O3;Fe-20Cr-2.5Al-3Y2O3合金的氧化膜分为两层,外层主要由Al2O3和Cr2O3交替连接形成,内层主要由Cr2O3组成,有很薄的复合氧化物Fe Cr2O4。Y2O3的添加可有效提高Fe-20Cr-2.5Al合金的抗循环氧化能力,其中Fe-20Cr-2.5Al-0.8Y2O3合金好于Fe-20Cr-2.5Al-3Y2O3合金。     

Dy对NiAl-31Cr-3Mo合金循环氧化性能的影响

研究了稀土元素Dy对NiAl-31Cr-3Mo合金在1300和1400K空气中的循环氧化行为的影响。结果表明：稀土元素Dy的添加显著提高了基体合金的抗循环氧化性能。X射线衍射与SEM分析表明：基体合金表面氧化膜主要由α-Al2O3构成，并含有少量的Cr2O3，而添加稀土元素Dy后，合金表面形成了单一的α-Al2O3氧化膜，在氧化膜与基体合金之间形成一层富Cr相，大大提高了氧化膜的粘附性，从而提高了合金的抗循环氧化性。采用EDAX分析研究了合金表面氧化产物的微观组织及成分，并从合金相组成探讨了稀土元素Dy提高基体NiAl-31Cr-3Mo合金的抗循环氧化性能的机制。     

Cu-19Ni-17Fe-19Cr合金的高温氧化行为

研究了Cu-19Ni-17Fe-19Cr合金在800,850,900℃下纯氧环境中的高温氧化行为。利用增重法拟合合金在不同温度下的氧化动力学曲线,通过XRD,SEM及EDS对氧化膜成分及形貌进行分析,探讨了合金的氧化机制。结果表明:合金的氧化动力学曲线在800℃时遵循抛物线规律,850,900℃时符合立方抛物线规律,氧化过程中合金表面生成复合氧化膜,氧化膜由各组元的混合氧化物组成,最外层为CuO,次外层以Cr2O3为主,随着氧化温度的升高,CuO膜层会横向生长覆盖Cr2O3膜层,综合分析表明合金在850℃下具有良好的高温抗氧化性。     

阻燃镁合金ZM5-0.1RE阻燃机理的研究

在ZM5镁合金中添加0.1％混合稀土时,阻燃效果最佳,镁合金起燃温度提高到800℃以上。X射线衍射分析（XRD）和扫描电镜分析（SEM＆EDS）表明其阻燃机理是在合金液表面形成致密的RE2O3和MgO复合氧化膜,阻止了镁合金的进一步氧化燃烧。高温氧化动力学研究显示：该合金在400℃和700℃氧化符合抛物线规律,而在600℃氧化遵循立方规律。     

铝电解用铜基连杆材料的烧结致密化及其抗氧化性

为了获得致密的铝电解用铜基连杆材料,采用粉末冶金方法制备了Cu-Ni-Fe-Co合金材料,研究了该合金的烧结致密化过程及最佳致密度下该合金的抗氧化性能.结果表明:该合金的致密度随烧结温度的提高而提高,较低的烧结温度1 050℃难以实现致密化,但过高的烧结温度1 280℃容易使样品发生变形,烧结温度为1 250℃时能实现致密化且样品不发生变形;该合金的致密度随压制压力的增大有所提高,但超过600 MPa后,增幅趋于平缓.在较优的条件下可以制备出致密度为95.2%,晶粒尺寸为20～30 μm的合金,该合金力学性能良好,且在850℃空气中氧化动力学遵循抛物线规律,这证明合金表面形成了致密的复合氧化膜,随着反应时间的增加氧化膜具有保护作用.     

Ni-Cr-Al合金在1000℃空气中的氧化

研究了两种不同Cr含量的常规熔炼Ni-Cr-Al合金在1000℃空气中的氧化行为.合金氧化动力学遵循抛物线规律,Ni-20Cr-2.5Al合金在1000℃的氧化增重略小于Ni-15Cr-2.5Al合金,二者的氧化增重都明显小于Ni-20Cr合金.Ni-20Cr-2.5Al合金1000℃氧化后形成了外层的Cr2O3及内层极薄的Al2O3型氧化膜,在Ni-Cr合金中加入Al,由于Cr、Al的相互作用,降低了形成Cr2O3和Al2O3外氧化膜所需的Cr或Al的临界含量,促进了保护性Al2O3或Cr2O3膜的生成.     

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...     

Si对GH3230合金抗氧化性能的影响

利用热重分析法、X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)等手段研究了Si元素对镍基高温合金GH3230在1 100℃高温氧化过程中的作用。对氧化物的析出过程做了直观性描述。研究表明,Si元素对合金高温氧化的影响主要体现在两方面:一方面,Si元素在合金氧化过程中减缓了Mn元素的扩散,导致GH3230合金高温氧化之后氧化膜的成分出现差异,不含Si元素的合金在1 100℃氧化过后合金表面的氧化膜的成分主要是MnCr2O4和Cr2O3,而含有Si元素的合金在1 100℃氧化过后氧化膜的主要成分为Cr2O3;另一方面,Si元素在合金氧化前期形成SiO_2,对合金的进一步氧化起到减缓作用,并且在氧化后期遏制了氧化铬的挥发。     

溶胶-凝胶法制备Al_2O_3涂层及其对Ti6Al4V基合金的高温氧化防护性能

以Al(OC3H7)3(异丙醇铝)为原料,采用溶胶-凝胶法于Ti6Al4V基合金表面制备了不同厚度的Al2O3涂层。经SEM和XRD分析表明,涂层表面均匀、无裂纹,主要由非晶态Al2O3组成。研究了涂层对Ti6Al4V基合金等温(600℃和700℃)氧化行为的影响。结果表明,0.8μm厚涂层对合金的高温氧化防护性能最优。于700℃空气中等温氧化20 h,涂层样和空白样抛物线氧化速率常数分别为7.60×10-11、1.46×10-10g2/(cm4.s);涂层样氧化膜TiO2含量明显低于空白样;Al2O3涂层有效抑制了合金表面氧化膜的剥落和开裂;涂层样氧化膜厚度仅为空白样的1/2。     

螺纹钢表面锈蚀的实验研究

为解决螺纹钢加速冷却后容易生锈的问题,结合其生产工艺现状,在其穿水冷却过程中提供加速氧化气氛,以形成致密氧化膜.利用氧化膜的防护作用,控制螺纹钢基体氧化,达到防锈目的.螺纹钢加热快速冷却后通过喷射雾化的H2O2处理,电子探针分析观察到钢筋表面致密氧化膜从3~4μm增加到17~18μm.样品经过干湿交替加速腐蚀试验,结果表明:经过H2O2处理后的螺纹钢开始生锈时间从2 d延长至14 d,防锈性能得到大幅度提升.