Sr和Mg掺杂的LaAlO3的合成及其离子导电性能

采用固相反应法合成了具有菱方钙钛矿结构的La0.9Sr0.1Al0.9Mg0.1O3-y(LSAM9191),并使用直流四极法对其电导率与温度(600~1 000℃)和氧分压(10-1~105Pa)的关系进行了测量。通过掺杂,样品的离子电导率得到了显著提高,在900℃时LSAM9191的氧离子电导率为8.6×10-3S/cm,离子电导活化能为1.04 eV。从电导率随温度和氧分压的变化关系分析可知,LSAM9191在低氧分压(<10-4Pa)下是一个纯氧离子导体,而在高氧分压(>10-4Pa)下则是一个混合离子导体。随着温度的升高,其氧离子迁移数和离子导电区域都轻微增大。LSAM9191在高温和低氧分压环境下是一个性能优良的氧离子导电材料。     

TC2管材超塑性变形行为

采用TC2管材纵向剖条试样,在880及920℃、初始应变速率分别为1.0×10-4,5.0×10-4,8.0×10-4,2.0×10-3和5.0×10-3s-1条件下进行了超塑性拉伸试验。样本数据显示,TC2管材在880℃及应变速率1.0×10-4s-1条件下获得最大伸长率为240%。基于等应变原则,结合Backofen超塑性本构方程,采用多试样法获得了不同温度下的m值。采用Arrhenius简化本构方程计算了TC2管激活能Q。最后,以斜率法和截距法计算了880及920℃时的K值,结果显示,2种方法计算结果接近。     

蒸汽中的溶解氧对锆合金腐蚀行为的影响

研究了400℃,10.3 MPa蒸汽中,溶解氧(DO)的存在对Zr-4,N18(Zr-1.0Sn-0.3Nb-0.3Fe-0.1Cr)以及N36(Zr-1.0Sn-1.0Nb-0.3Fe)合金腐蚀行为的影响,采用微循环动水回路将溶解氧含量分别控制在0.1×10~(-6)和1.0×10~(-6).结果表明,2种溶解氧浓度条件下,腐蚀90 d后,N18合金的腐蚀增重与Zr-4合金的腐蚀增重接近,而N36合金的腐蚀增重最高.腐蚀初期,DO含量更高的条件下3种合金的腐蚀增重反而更低;随着腐蚀时间的延长,1.0×10~(-6)DO条件下合金的腐蚀增重逐渐超过0.1×10~(-6)DO条件下的腐蚀增重,Nb含量越高的合金,所需的时间越短.     

AZ81-1.0Sm-0.6Nd镁合金的高温蠕变行为

研究了AZ81-1.0Sm-0.6Nd镁合金的高温蠕变行为。试验结果表明,在50~70 MPa、150~200℃条件下,AZ81-1.0Sm-0.6Nd合金的抗蠕变性能优于基体(AZ81),在150℃/50 MPa条件下,AZ81-1.0Sm-0.6Nd合金的稳态蠕变速率为8.82×10-7 s-1,明显低于AZ81合金的1.95×10-6 s-1的稳态蠕变速率。根据应力指数n值与蠕变激活能Qc值分析结果,随着蠕变试验温度和应力的增加,合金的蠕变机制也在发生变化。     

NbZrTiTa高熵合金的高温氧化行为

采用循环氧化考核法以及借助XRD、SEM等技术对电弧熔炼制备的NbZrTiTa高熵合金的高温氧化行为进行了研究。结果表明:NbZrTiTa高熵合金在1000～1400℃温度范围内的氧化速率常数和氧化激活能分别达到1.1×10~(-7)～1.0×10~(-6) g~2·cm~(-4)·s~(-1)和97 kJ/mol。NbZrTiTa高熵合金的氧化反应类型为内氧化。高温氧化过程中,氧元素沿具有强晶格畸变和大量位错的富TiZr区扩散,并与金属组元发生反应依次生成不饱和氧化物和饱和氧化物。在组元的高活性以及严重的晶格畸变的共同作用下,NbZrTiTa高熵合金具有极高的氧化活性,展现出了较强的作为结构释能材料的应用潜力。     

FeWAl涂层及其耐高温硫腐蚀性能

通过在碳钢上电镀FeW合金镀层然后固相渗Al,获得了FeWAl涂层.对比研究了在800℃硫压为103Pa,氧压为10-21Pa或10-3～1Pa条件下FeAl和FeWAl涂层的硫化行为.结果表明,在高硫压(103Pa)、低氧压(10-21Pa)环境中,FeAl和FeWAl涂层均发生了灾难性腐蚀,腐蚀产物呈粉状.而适当提高环境中的氧分压(10-3～1Pa)时,FeWAl涂层具有良好的抗硫化性能.当在Fe-WAl涂层表面涂敷Fe2O3+SiO2混合层时,提高了涂层表面的氧分压,在高硫压低氧压的环境中促进了由硫     

Mg-2Al合金的高温拉伸性能和变形机制

研究粗晶粒Mg-2Al(质量分数,%)合金板材的高温拉伸性能和变形机制,并研究溶质Al原子对高温变形机制的影响。通过熔炼、浇铸、轧制和热处理等方法制备平均晶粒尺寸为48.35μm的Mg-2Al(质量分数,%)板材。在300~450℃条件下,以恒定拉伸速率1×10-3 s-1和1×10-2 s-1进行拉伸至失效实验,并在4.98×10-5~2.02×10-2 s-1的应变速率范围内进行应变速率变化条件下的拉伸实验。结果表明,纯Mg的应力指数(n)较为稳定,n≈5时,变形机制为位错攀移蠕变。Mg-2Al合金的应力指数呈现3个区域。在高温和低应变速率区域,Mg-2Al呈现出溶质牵制位错蠕变的特征,即应力指数为n≈3.83,蠕变激活能为Q≈141.46 kJ/mol,且当拉伸速率为1×10-3 s-1时,Mg-2Al合金在400和450℃的伸长率均超过100%。     

纯铬和镍铬合金高温硫化、氧化腐蚀所产生的针状结构

在T=800℃,Ps_2=10~(-6)大气压,Po_2=5×10~(-21)～5×10~(-20)大气压(即靠近Cr_3S_4—Cr_2O_3热力学边界的Cr_2O_3稳定区中)的条件下,对纯铬和镍铬合金进行了高温腐蚀试验。在腐蚀的最初阶段,Cr_8S_4与Cr_2O_3同时生成,而且腐蚀层呈针状结构。当反应温度及硫分压不定时,合金成份及氧分压的改变对于针状结构的发育有明显的影响。作者对反应的机理进行了讨论。     

电渣精炼Fe-Si合金脱硼热力学

正Ali Hossernpour等人借助CaO-SiO_2-Al_2O_3渣料在1 600℃高温下对Fe-Si合金进行脱硼处理。通过改变SiO_2/Al_2O_3和CaO/SiO_2比值研究氧潜能和渣碱度对脱硼影响。试验结果表明,这两参数是影响硼在Fe-Si合金熔液和渣中占比的主要因素。出现最大硼配比的临界氧潜能值,计算值为9×10~(-18)×101kPa。     

Al-Cu-Mg-Sc合金的高温流变本构关系研究

利用ETM105D型拉伸实验机对Al-Cu-Mg-Sc合金进行单轴热拉伸实验。研究了变形温度为250～450℃和应变速率为10~(-4)～10~(-1)s~(-1)下Al-Cu-Mg-Sc合金的高温流变变形行为。采用Zener-Hollomon参数法构建该合金的高温流变本构关系。结果表明:该合金的真应力-真应变曲线不是典型的动态回复曲线,在很小的应变下达到峰值应力,之后流动应力先缓慢下降后明显下降,直至断裂,其中由于软化现象存在一个应力减少量。通过线性拟合计算Al-Cu-Mg-Sc合金的结构因子A=3.085×10~(18)s~(-1),应力指数n=4.75325及变形激活能Q=257.4 k J/mol,获得其在高温拉伸条件下用Z参数表达的流变应力本构方程。     

Ti对Nb-20Si-5Al超高温合金性能的影响

采用放电等离子烧结法(SPS)制备了Nb-20Si-5Al-xTi(x=0,18,20,22,摩尔分数)超高温合金,研究了Ti加入量对Nb-20Si-5Al合金的室温断裂韧度和高温抗氧化性的影响。结果表明,随着Ti加入量的增加,超高温合金的相组成由Nbss、Nb₅Si₃和Al3Nb相转变成为Nbss、(Nb,Ti)5Si3和Ti相。Ti能明显改善Nb-20Si-5Al超高温合金的断裂韧度和高温抗氧化性能,随着Ti加入量的增加均先提高然后降低,在Ti加入量为20%时,合金断裂韧度最大,为7.41 MPa·m^1/2,相比未加Ti时提高了约56.9%,其高温氧化速率最低,为0.72×10^-4g²/(cm⁴·h)。添加Ti元素后,其氧化产物中出现Ti₂Nb₁₀O₂₉、TiNb₂O₇、TiO₂等,可以提高其氧化膜的致密性,从而提高高温抗氧化性能。     

P91和Super304H钢表面涂覆NaCl在高温水蒸汽中的腐蚀行为

在海洋性大气中,沉积在金属构件表面的NaCl在高温环境中可能导致金属加速腐蚀。在600 °C NaCl和水蒸汽环境中,研究了P91钢和Super304H钢的腐蚀行为。采用XRD,SEM/EDS对腐蚀产物膜相组成和形貌进行了分析。结果表明,P91钢和Super304H钢均表现为失重,受到严重腐蚀。样品表面的腐蚀产物层中有大量裂纹和孔洞,导致腐蚀产物大量剥落。P91钢表面腐蚀产物主要由Fe₂O₃组成。Super304H钢由 (Fe,Cr,Ni)₃O₄和NiO组成。由于Cr₂O₃膜在NaCl和高温水蒸汽中受到严重破坏,两种合金均遭到严重腐蚀,含Cr量较高的Super304H钢比P91钢腐蚀更严重,且有明显的晶间腐蚀发生。     

Super304H奥氏体不锈钢的高温抗氧化性能

对Super304H奥氏体不锈钢在550～800℃进行高温氧化试验,结合氧化动力学规律去研究Super304H奥氏体不锈钢的氧化机理。结果表明,Super304H奥氏体不锈钢在550～800℃氧化质量增加曲线遵循抛物线规律,在750～800℃时60 h以内氧化质量增加趋势最明显,100 h后质量增加高达0.005 mg·mm^-2。在550～750℃逐渐生成致密的氧化膜,主要由Cr₂O₃和Fe_3-xCr_xNiO₄混合氧化物和少量CuCrMnO₄构成。升高温度会促进Cr的选择性氧化,使得Cr₂O₃保护膜开裂,800℃时暴露出的Fe基体与氧原子反应生成瘤状Fe₃O₄,氧化膜厚重并伴有剥落现象。应变速率为3.2×10^-4 s^-1时,不锈钢的抗拉强度随氧化温度升高而降低,600℃的抗拉强度最大,达350 MPa; ...     

Isothermal oxidation of air plasma spray NiCrAlY bond coatings

The isothermal oxidation behaviors of plasma-sprayed NiCrAlY bond coatings (Ni22Cr10Al1Y and Ni31Cr11Al 0.6Y) have been evaluated. Two unique microstructures, oxide stringers and improperly flattened zones, can be observed in the air plasma spray (APS) bond coatings. The structures and chemical compositions of the oxide stringers were examined by transmission electron microscopy (TEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). Improperly flattened zones had a high density of open pores. These features affected the oxidation behaviors in both the transient and the steady-state stages. In the transient oxidation stage, NiO, Cr₂O₃ and -Al₂O₃ were observed on the surface simultaneously. The oxide stringers and improperly flattened zones had an especially high density of NiO and Cr₂O₃, which implied that these regions had inherently lower contents of Al. During steady-state oxidation, a continuous -Al₂O₃ layer reduced the diffusion rate of oxygen and, thus, the rate of isothermal oxidation became low. As the oxidation time was increased, depletions of Al, the formation of NiAl₂O₄ layers and the formation of Cr₂O₃ subsequently occurred. Hemispherical protrusions were also detected on the surface after cooling to room temperature.     

激光辅助热喷涂NiCoCrAlYTa-Cr2O3-Cu-Mo涂层高温静态氧化行为

为探究高温润滑耐磨涂层抗高温氧化行为,采用激光辅助等离子喷涂技术(LPHS)在GH4065A镍基高温合金上制备NiCoCrAlYTa-Cr₂O₃-Cu-Mo涂层,研究了该涂层在(850～1000)℃×220 h的抗高温氧化行为。计算得出氧化激活能约为128.5 kJ·mol^-1,850、900、1000℃氧化速率常数分别为1.44×10^-2、3.61×10^-2、7.71×10^-2 mg²·cm^-4·h^-1。结果表明,850℃×220 h氧化后表面生成Al₂O₃为主的连续致密氧化膜,阻碍涂层内部的进一步氧化;1000℃×220 h氧化后表面生成疏松NiO为主,致密Cr₂O₃·NiO为辅的氧化膜。致密氧化膜的生成阻止了涂层及基体的进一步氧化。     

掺杂sc的CaZrO3的制备及电学性能

采用掺杂Sc₂O₃,通过固相反应法制备了CaZr_1-xSc_xO_3-α（x=0,0.1,0.15）材料.在610-850℃采用交流阻抗谱法测定了CaZr_1-xSc_xO_3-α的电导率及电导激活能,并对CaZrO₃掺Sc及掺In样品的电学性能进行了比较.结果表明:在610-850℃,CaZrO₃的电导率为4.3×10^-19-1.4×10^-6S/cm,CaZr_1-xSc_xO_3-α（x=0.1,0.15）的电导率为1.16×10^-4-1.4×10^-3S/cm,CaZr_1-xIn_xO_3-α（x=0.1,0.15）的电导率为0.34×10^-4-4.33×10^-4S/cm,且随着温度的升高而提高;掺杂能极大提高CaZrO₃的电导率,并随着掺杂量的增加,电导激活能降低,电导率增加;温度及掺杂量相同时,掺Sc材料电导率明显高于掺In材料,说明掺Sc对提高材料的电导率更有效.     

Al对HK40合金高温抗氧化行为的影响

研究了含Al量不同的HK40合金在工业纯Ar气氛中的高温抗氧化性能,用SEM、XRD等方法检查了氧化膜的形貌、结构与成分．结果表明,加入铝后合金表面在高温下形成均匀的Al2O3膜,从而提高了合金的高温抗氧化性能;Al加入量为6mass％时,合金的高温抗氧化性能最好．在1100℃时加Al的合金氧化增重遵从抛物线规律,且随...     

Fe-Cr-Mn合金在湿润环境中的氧化行为研究

研究比较了Fe-13Cr-xMn(x=0.5,1,2) 系列合金在干燥和湿润空气中800 ℃下的氧化行为。结果表明,在干燥气氛中合金表现出良好的抗氧化性能,当Mn含量低于1%时有助于合金表面生成阻碍Cr挥发的 (Mn,Cr)₃O₄尖晶石相;而当Mn含量达到2%,合金表面则会产生Mn₂O₃,从而影响合金的抗高温氧化性能。在含水蒸气气氛中,合金发生了失稳态氧化,表面生成了大量氧化物,合金的氧化速率随Mn含量的增大而减小,主要原因是Mn含量增加导致膜层中形成 (Mn,Cr)₃O₄尖晶石相,从而有效阻碍了水气环境中Cr的挥发,尤其Fe-13Cr-2Mn合金在氧化初期12 h内并没有发生加速腐蚀,Fe-Cr-Mn合金的加速氧化是由表面氧化铬膜与水蒸气发生反应所致。通过SEM,XRD等分析手段深入探讨了合金加速氧化机制以及Mn效应。     

The oxidation of micro-crystalline Co–Cr alloys under balanced oxygen pressure of Co2O3/Co powders

Surface micro-crystallizing was applied to Co–5Cr, Co–10Cr and Co–15Cr alloys by electro-spark deposition (ESD) and the oxidation behaviors of both cast and micro-crystalline alloys were investigated at 1000 °C under balanced oxygen pressure of Co₂O₃/Co-mixed powders. Surface and cross-section SEM morphologies, EDS and XRD analysis show that micro-crystallizing promotes both the external oxidation and internal oxidation of Co–5Cr alloy. Micro-crystallizing provides more grain boundaries so that the diffusion is enhanced. The inwards diffusion of O makes internal oxidation zone thicker while the outwards diffusion of Cr makes external oxidation more prominent for the micro-crystalline Co–5Cr alloy. For both the cast and micro-crystalline Co–10Cr and Co–15Cr alloys, 10 wt.% Cr is enough to form complex selective oxides (AO/AB₂O₄/BO) scales and 15 wt.% Cr is still not enough to form a single Cr₂O₃ oxide scale. Micro-crystallizing promotes the outwards diffusion of Cr and selective Cr₂O₃ scales are easier to form so that the external oxides scales of micro-crystalline Co–10Cr and Co–15Cr alloy are much thinner and their Cr/Co ratios are higher. The oxidation model of A–B alloy under oxygen pressure that both A and B can be oxidized is also proposed.     

氧化时间及铬含量对Fe-Cr钢高温氧化行为的影响

为了测定不同氧化时间以及铬含量对高温条件下钢材表面氧化铁皮组织和厚度的影响,将Fe-5Cr钢与Fe-10Cr钢在1000 ℃空气条件下氧化60~180 min,采用增重法绘制其氧化动力学曲线,并利用光学显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对氧化铁皮的断面形貌和物相进行研究。结果表明,两试验钢氧化初期为“气-固”反应,中后期为“气相-氧化铁皮-固相”反应。两试验钢氧化铁皮结构均由外氧化层、内氧化层和内氧化区域组成。当氧化时间为180 min时,Fe-10Cr钢检测到了内氧化物Cr₂O₃。空气中氧元素向内扩散与基体中铬元素发生反应生成内氧化物Cr₂O₃,再与氧化铁皮层中的FeO发生固相反应生成尖晶石结构产物FeCr₂O₄。随着氧化时间的增加,由于内氧化物Cr₂O₃不断受到内氧化层的包裹而转为外氧化,内外氧化的转变使得基体不断被腐蚀,氧化铁皮厚度不断增加。