TC4合金特高温下的氧化行为研究

通过Gleeble-1500热模拟机研究了特高温下TC4合金的氧化行为。结果表明，1300℃以上的氧化随着氧化温度的升高和保温时间的延长，氧化增重持续增加，并远远大于1150℃时的氧化增重：氧化产物中的V2O5具有挥发性，在合金的外表层无法形成保护性的Al2O3氧化膜，次外层中TiO2氧化膜和Al2O3氧化膜在低于1150℃温度时有一定的抗氧化作用，在1300℃以上形成的氧化膜以疏松的TiO2为主。     

二元Ti—Al合金高温氧化机理

研究了Ｔｉ－３３．３％Ａｌ，Ｔｉ－４８％Ａｌ和Ｔｉ－５２％Ａｌ（原子分数）合金在１０７３和１１７３Ｋ空气中的恒温氧化行为，用Ｘ射衍射仪（ＸＲＤ）和配有能谱仪（ＥＤＳ）的扫描电子显微镜（ＳＥＭ）对氧化层表面的相组成，形貌以及氧化层剖面的显微结构和氧化机理进行了分析，结果表明：二元Ｔｉ－Ａｌ合金的氧化层由一系列薄层组成，其氧化过程可以为三个阶段，不同化层的生长方向及氧化反应的控制步骤略有差别，氧化动力     

Ti600合金的高温氧化行为研究

研究了Ti600合金在600~750℃下的高温氧化行为。采用连续氧化增重的方法及氧化速度常数、氧化活度等理论计算了合金氧化的热力学和动力学规律;用XRD、SEM、EDS等手段研究保护膜的表面相结构和表面形貌以及截面元素分布。结果表明:Ti600合金在700℃以下均有较好的抗氧化性能,其连续氧化动力学曲线基本符合抛物线规律;在750℃,氧化较严重,其连续氧化动力学曲线近似符合抛物线-直线规律。氧化层由金红石型的TiO2氧化物和少量的Al2O3组成。Al2O3能阻止氧的渗入,降低氧化速度。     

钴基高温合金的循环氧化行为研究

研究了钴基高温合金K40S在950℃和1000℃的循环氧化行为。发现合金在950℃400h以内的抗循环氧化性能较好，合金在1000℃氧化50h以后因为表面氧化膜剥落开始出现失重现象。在1000℃循环氧化初期的产物主要为Cr2O3，其次为CoCr2O4和少量的CoO,400h以后，Cr2O3基本剥落，合金表面由于Cr的损耗又生成Cr2WO6、NiCr2O4以及挥发性的WO3氧化产物。添加Si和Mn元素使K40S合金抗循环氧化性能明显地比不含Si和Mn元素的DZ40M钴基高温合金优越。     

反应烧结Ti-22Al-25Nb合金的高温氧化行为

Ti-22Al-25Nb是一种高温结构材料,它的抗氧化性对今后的发展和应用具有重要意义。采用元素粉末和反应烧结法制备了Ti-22Al-25Nb烧结合金,研究了其在静态空气中的氧化行为(923~950℃温度范围内)。不同温度(650 °C, 750 °C, 850 °C, 950 °C)下的最大增重分别为0.15 mg﹒cm-2、0.41 mg·cm-2、1.68 mg·cm-2和6.9 mg·cm-2。研究发现Ti-22Al-25Nb烧结合金具有良好的抗氧化性,特别是在750°C以下（950°C时发生氧化分解）。根据氧化动力学分析,在750℃以下,氧化行为大致遵循抛物线规律,而在850℃以上,氧化行为符合线性规律。讨论了铌合金元素对氧化动力学的影响,通过对氧化形态和相的观察和分析,证明O相（有序Ti2AlNb相）的抗氧化性能优于其它相,其原因可以解释为不同相的Nb含量的差异导致抗氧化性的差异。     

双相电触点材料Cu-50Cr合金的高温氧化行为

研究了双相电触点材料Cu-50Cr合金在700～900℃空气中的高温氧化行为.随着温度的升高合金的氧化速度加快,在700和800℃时近似遵循抛物线规律,而在900℃时则明显偏离抛物线.合金未形成保护性的Cr2O3氧化膜,而形成了氧化物与金属相共存的特殊氧化膜结构.这解释了这种特殊氧化膜结构的形成原因.     

Ti-22Al-26Nb合金的高温氧化行为

采用热重法研究Ti-22Al-26Nb合金在800和900 ℃的高温氧化行为.利用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)对氧化膜的相组成和形貌进行分析.结果表明:在氧化初期该合金遵循抛物线规律,而20 h以后,合金的氧化动力学符合直线规律.氧化后的产物主要由TiO_2、AlNbO_4和Nb_2TiO_7组成,氧化膜出现了分层结构且氧化温度愈高,分层愈明显.     

铸造镍基高温合金K447的高温氧化行为

用静态增重法测定了铸造镍基高温合金K447在700℃～950℃空气中的恒温氧化行为,其氧化动力学符合抛物线规律.在900℃以下为完全抗氧化级,在900℃～950℃为抗氧化级.X射线衍射、扫描电镜和能谱分析表明,K447氧化膜分为3层：外层是疏松的Cr2O3和TiO2的混合物,并含有少量的NiO及NiCr2O4尖晶石;中间层是Cr2O3;内氧化物层是Al2O3,并含有少量TiN.     

Mar-M247高温合金900℃下的氧化行为研究

为探究燃气轮机用高温合金在服役环境中组织结构变化及其对合金氧化性能的影响,利用扫描电镜和能谱表征了MarM247镍基高温合金在900℃长时效后的显微组织,研究其在1000、3000、5000、8000h时效后的氧化性能。结果表明,时效1000h的氧化初期合金表面氧化物相变化较快,Al₂O₃氧化膜不完整,氧化膜增厚较快;随着氧化时间增加,富W氧化膜内生成大量孔洞和岛状不连续WO2,导致内层Al₂O₃膜界面发生剥落,外层氧化膜结构得到简化,内层Al₂O₃膜增厚且变得均匀;时效8000h后氧化层总厚度和内层Al₂O₃膜变化幅度明显减小,整个氧化膜结构趋于稳定。由于内层保护性Al₂O₃膜的增厚和结构均匀连续,使得合金的氧化性能提高。     

预氧化对Co-Al-W基高温合金高温氧化和热腐蚀行为的影响

将900℃常氧分压(900-PreO)、950℃常氧分压(950-PreO)和1000℃低氧分压(1000-LPreO)预氧化应用于Co-Al-W基高温合金,研究其高温氧化和热腐蚀行为,利用XRD、SEM和EDS表征了合金氧化层的结构和形貌特征。结果表明,采用900-PreO、950-PreO和1000-LpreO均可获得结构致密的预氧化层。1000℃氧化时,900-PreO预氧化层中的Cr2O3层进一步氧化而减薄,削弱了其对O及金属元素扩散的阻碍,致使氧化增重与未预氧化合金的情况相近;1000-LPreO预氧化生成的TiTaO4层易开裂,导致氧化层脱落严重,抗氧化性能较差;而950-PreO预氧化生成的CoCr2O4和Al2O3层致密且连续,氧化层的保护性强,氧化增重减缓。Co-Al-W基高温合金的热腐蚀中,950-PreO预氧化层中的CoWO4和Al2O3层阻止腐蚀介质进入合金基体,腐蚀增重锐减超过了80%。     

K17F高温合金溅射微晶层的抗高温氧化行为

研究了铸态高温合金Ｋ１７Ｆ及其溅射微晶（小于０．１μｍ）层的高温氧化行为。结果表明，微晶层均匀的γ相组织，它大幅度提高铸态合金的９００至１０００℃的抗氧化性能，甚至比渗Ａｌ涂层还好，在高温下，Ｋ１７Ｆ生成以Ａｌ２Ｏ３主为，含有Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ氧化物的氧化膜，它在氧化过程中易剥落，而溅射微晶层表面只生成单一的α－Ａｌ２Ｏ３膜，具有优异的防护性和粘附性，在５００ｈ的氧化过程中未见剥落。     

新型Co-Al-W合金高温氧化行为研究

研究了γ′-Co3(Al,W)相沉淀强化的新型钴基高温合金,Co-Al-W抗高温氧化性能。利用SEM、EPMA、XRD等方法研究了新型Co-Al-W合金在800℃和900℃空气中静态氧化增重动力学和抗高温氧化机理,并与镍基高温合金Manaurite900相比较。研究发现,在800℃氧化时,9.8W合金抗氧化能力最强,但在900℃时,9.8W和7.5W合金的增重最大,Manaurite900和10.7W的抗氧化能力最好。合金在2种温度下氧化后,表面氧化膜主要由三层构成,即Co氧化物Co3O4组成的氧化膜最外层,Co、Al、W复杂氧化物组成的中间过渡层及Al和Co氧化物组成的氧化膜最内层。     

晶粒尺寸对Cu-60Ni合金高温氧化行为的影响

研究了铸态Cu-60at%Ni(CACu-60Ni)和机械合金化制 备的纳米晶Cu-60at%Ni(MACu-60Ni)合金在800℃空气中的氧化行为.结果表明：CACu-60Ni 合金的氧化动力学偏离抛物线规律,形成外层为CuO,内层为疏松、多孔的Cu2O和NiO混合 氧化物层,同时沿合金基体发生了Ni的内氧化;MACu-60Ni合金的氧化动力学近似遵循抛物 线规律,合金表面氧化膜外层为很薄一层CuO,内层为较厚,且均匀致密的NiO层.晶粒细化 明显促进了由Cu2O和NiO混合氧化膜向单一连续NiO膜的转变.讨论了合金的氧化机制.     

GH4169合金高温氧化特征

GH4169合金在850℃、950℃和1040℃条件下氧化符合抛物线动力学规律. 氧化物层为Ti0.95Nb0.95O4+Cr2O3+(Cr.Fe)2O3的复杂结构，高温下氧化元素扩散导致氧化层为岛状结构，在一定氧化时间,氧化层深度与温度是对数函数关系,氧化反应激活能为143.52kJ/mol. 温度高于1040℃氧化物剥落.     

含纳米ZrO2颗粒复合电铸层高温氧化行为研究

通过间歇式高温氧化实验,建立了纯镍电铸层和Ni—ZrO2纳米复合电铸层高温氧化动力学模型,分析了电铸层表面和横截面的形貌,测定了脉冲复合电铸层横截面中各组织成分的分布状态。结果表明,Ni—ZrO2纳米复合电铸层高温氧化性能明显优于纯镍铸层,复合电铸层表面生成的氧化膜晶粒细小且致密。复合电铸层表面的氧化膜与复合电铸层的黏附性较好,这是由于其较薄,并且所产生的内应力较小所致。     

钛及钛合金高温氧化行为研究

对工业纯钛TA2、TC4及Ti60合金分别在600、700、800℃进行氧化,得到氧化增重曲线.利用SEM、XRD等手段对氧化表面形貌、氧化产物构成及分布进行研究并分析了3种钛材在不同温度下的氧化机制.结果 表明:随着温度升高,TA2、TC4以及Ti60三种钛材的抗氧化能力均有所下降,且抗氧化能力由强到弱依次为Ti60...     

碳钢高温氧化的实验研究

文章采用失重法对结构钢45#钢和工具钢T10钢的高温氧化进行了实验研究.实验表明,碳钢在加热温度为800～1 000 ℃加热时间为6 h范围内的氧化增重量最高可达到4.2 g,占总质量的14.0%;由计算得到的氧化回归方程与氧化曲线的相关系数可达到0.9以上,高温氧化烧损量与温度和时间均呈抛物线规律.     

DZ445镍基高温合金高温长时间氧化形成的多层膜结构

研究了高Cr/Al比和中Ta含量的DZ445镍基高温合金在900℃下300～2600 h的氧化行为。结果表明,900℃氧化≥500 h,氧化膜呈现多层结构,最外层氧化物相为NiCr₂O₄、Cr₂O₃和TiO₂,次外层为CrTaO₄和TiO₂,次内层为Al₂O₃、NiCr₂O₄和NiO,最内层主要是Al₂O₃。次外层和次内层的出现使得合金氧化速率降低,表现为动力学方程的指数大幅度增加和氧化速率常数急剧下降。这2层的出现也使得合金氧化机理发生转变,次外层形成后氧化过程由合金元素Cr、Ti、Ni向外扩散转变为由Al的向外扩散和O的向内扩散所控制;次内层形成后,氧化过程转变为Ni、Cr的向外扩散和O的向内扩散所控制。这种多层氧化膜结构使得DZ445合金表现出优异的抗氧化能力。     

铸造Fe-Cr-B-Al合金高温氧化行为研究

在高铬合金钢中引入B元素和Al元素来改善高温抗氧化性能,并对Fe-Cr-B-Al合金900℃高温氧化行为进行了研究.结果 表明,Fe-Cr-B-Al合金的氧化增重远低于高铬合金钢的氧化增重,原因是Fe-Cr-B-Al合金的氧化产物外层为致密的Al2O3,可以有效阻挡O元素向内扩散;内层为FeCr2O4,与Al2O3形成...     

K17F高温合金溅射微晶层的抗循环氧化行为

用溅射方法获得了晶粒尺寸小于０．１μｍ的高温合金Ｋ１７Ｆ的微晶涂层，对铸态高温合金Ｋ１７Ｆ及其溅射微晶层的循环氧化行为进行了研究，结果表明，微晶层中含γ相，不含γ和碳化物相，为匀相组织。它在１０００℃的抗循环氧化性能较铸态合金有极大提高，溅射微晶层具有优异的防护性和粘附性，在冷却过程中不会开裂，即使在１００次循环氧化后仍未见剥落。