Fe-Cr系耐热合金高温抗氧化性能的研究

制备了以Cr、Al、Si及适量的稀土元素为主要耐热合金元素的新型高碳、高铬Fe-Cr系耐热合金55Cr18Al3Si2VRE。结果表明,新合金55Cr18Al3Si2VRE的显微组织为铁素体组织;在模拟高温工况条件下,新合金形成的氧化膜主要以Al_2O_3、Cr_2O_3、SiO_2、Fe_2O_3以及含有Al、Fe元素所形成的氧化物组成;该工况条件下的扫面电镜(SEM)照片显示,氧化膜均匀致密。氧化质量增重试验结果也表明新合金具有较好的高温抗氧化性能。     

Al和Co对K4169合金950℃高温氧化行为的影响

利用热重分析法、X射线衍射、扫描电镜和能谱分析研究了Al和Co含量对K4169高温合金950℃高温氧化行为的影响,结果表明:合金氧化动力学符合抛物线规律;添加Al和Co的合金氧化产物颗粒比原始成分合金的细小;Al含量的增加增强了合金的高温抗氧化能力,而Co含量的增加降低了合金的高温抗氧化性能。当Al含量为1.45 wt%、Co含量为0.3 wt%时,合金的高温抗氧化性能最好,而原始成分合金的高温抗氧化性能最差。不同Al、Co含量K4169合金氧化膜都分为3层:外层主要是疏松的Cr2O3和TiO2的混合层,还含有少量的NiO和NiCr2O4尖晶石相;中间层是Cr2O3保护层;内氧化物层是Al2O3。     

Al和C0对K4169合金950℃高温氧化行为的影响

利用热重分析法、X射线衍射、扫描电镜和能谱分析研究了Al和Co含量对K4169高温合金950℃高温氧化行为的影响,结果表明:合金氧化动力学符合抛物线规律;添加Al和Co的合金氧化产物颗粒比原始成分合金的细小;Al含量的增加增强了合金的高温抗氧化能力,而Co含量的增加降低了合金的高温抗氧化性能.当Al含量为1.45 wt%、Co含量为0.3 wt%时,合金的高温抗氧化性能最好,而原始成分合金的高温抗氧化性能最差.不同Al、Co含量K4169合金氧化膜都分为3层:外层主要是疏松的Cr2O3和TiO2的混合层,还含有少量的NiO和NiCr2O4尖晶石相;中间层是Cr2O3保护层;内氧化物层是Al2O3.     

Cr18Ni30Mo2Al3Nb合金的高温抗氧化性能

采用称重法测得Cr18Ni30Mo2Al3Nb合金在不同温度下的高温氧化动力学曲线。结果表明,该合金的氧化曲线遵循抛物线氧化规律,具有优良的抗氧化性能。利用扫描电镜、X射线衍射的方法对氧化膜表面形貌及结构进行研究,该合金在3个温度下氧化膜完整致密,700℃氧化膜主要由Fe和Cr的混合氧化物(Fe0.6Cr0.4)2O3和少量Al的氧化物组成;800℃氧化膜主要是Al和Cr的混合氧化物(Al0.9Cr0.1)2O3和少量Al2O3及少量Fe的氧化物;900℃氧化膜主要是(Al0.9Cr0.1)2O3和Al的氧化物,还含有少量Fe(Cr,Al)2O4和MnFe2O4。     

一种含铝奥氏体不锈钢的高温氧化行为

采用称量法研究了新型Cr21Ni35NbAl合金分别在700 ℃、800 ℃和900 ℃空气中的静态氧化行为,并绘制其高温氧化动力学质量增加曲线。结合X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS）对高温氧化膜层的形貌及结构进行表征。结果表明：新合金的高温氧化动力学质量增加曲线遵循抛物线规律,700 ℃氧化膜主要为(Fe0.6Cr0.4)2O3和少量Al2O3;800 ℃氧化膜较为复杂,主要为Al2O3、(Al0.9Cr0.1)2O3和少量Fe(Cr, Al)2O4;900 ℃时氧化膜主要为Al2O3和少量(Al0.9Cr0.1)2O3。     

NiAl微晶涂层对两种NiAl基共晶合金高温氧化性能的影响

研究了磁控溅NiAl微晶涂层对NiAl－28Cr-5Mo-1Hf和NiAl－33.5Cr-0.5Zr两种共晶合金在1000－1150℃静态空气中氧化性能的影响，添加Cr,Mo,Hf,Zr等元素使NiAl合金由单相转变为多相结构，高温氧化后表面分别形成抗氧化性能较差的Al2O3 CrO3 HfO2和Al2O3 Cr2O3 ZrO2复合氧化膜，并且发生严重的内氧化。施加NiAl微晶涂层后，高温下表面形成致密的单一氧化物Al2O3，抗氧化性能得到明显提高。     

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。     

Al_(0.5)CrCoFeNi高熵合金高温氧化的研究

采用真空电弧炉在氩气保护下熔炼Al0.5Cr Co Fe Ni高熵合金,在不同温度(800~1100℃)下进行100 h的高温氧化实验,测定其氧化动力曲线,采用X射线衍射仪和扫描电镜等方法分析氧化层结构和形貌。结果表明:Al0.5Cr Co Fe Ni高熵合金在800和900℃形成的氧化膜较完整且致密,具有较为优异的抗氧化性能。在1000和1100℃形成的氧化膜较厚,膜内有大量裂纹与孔洞,抗氧化性能较差。氧化初期,界面反应起主导作用,随着氧化膜的生长,扩散过程发挥越来越重要的作用,成为继续氧化的控制因素,以致一种或多种合金元素氧化物在表面析出,形成尖晶石类内层氧化物Ni Cr2O4、Co Cr2O4、Fe(Cr,Al)2O4内氧化层。在高温氧化过程中,N2会参与反应,与Al发生较强反应,生成Al N颗粒,进一步的氧化过程使Al N再次氧化,N2逃逸,留下具有Al N外形的空洞。     

汽车排气系统用耐热材料的抗氧化性能研究

介绍了采用氧化增重法对4种耐热材料进行高温抗氧化性能的对比试验,得出以下结论:(1)QTANi35Si5Cr2材料抗高温氧化性能较差,ZG40Cr25Ni13Nb2Si1和ZG40Cr25Ni12Si2材料抗高温氧化性能较好,ZG40Cr25Ni20Si2材料抗高温氧化性能最优;(2)ZG40Cr25Ni13Nb2Si1、ZG40Cr25Ni12Si2、QTANi35Si5Cr2材料的氧化层由外到内可分2层,一层为富含Fe、O元素的外氧化膜,另一层为富含Cr、Mn、O元素的内氧化膜,ZG40Cr25Ni20Si2材料只观察到一层富含Cr、Mn、O元素的氧化膜,4种材料的氧化层与基体间为一层富含Si元素的过渡区;(3)4种耐热材料氧化层大部分由MnxCryOz氧化物和CrxFeyOz氧化物构成;(4)奥氏体系耐热铸造材料中w(Ni)量越高,越有利于Cr元素的扩散,进而促进Cr2O3保护膜的形成。     

Al对高温合金高温抗氧化性能的影响

通过加入Al改善高温合金氧化膜的稳定性,并辅以微量强化元素Nb与合理的热处理工艺来提高高温合金抗氧化性。在真空感应熔炼炉中熔炼合金,利用扫描电镜、X射线衍射仪研究了Al元素对高温抗氧化性能的影响。结果表明:Al的加入提高了钢的抗氧化性,但含5%Al试样的氧化膜表面出现大量裂纹;合金氧化膜主要是由Cr2O3和具有尖晶石结构的FeCr2O4、Fe3O4以及少量Al3Fe5O12组成。     

B_2型Fe_3Al金属间化合物的高温氧化行为

研究了Fe3Al、Fe3Al(Cr))两种合金在600℃、750℃、950℃的静态氧化行为及其750℃的周期氧化行为,分析了相应的氧化膜结构和形貌,探讨了氧化膜的成长机理。结果表明,由于高温下Fe3Al基金属间化合物表面形成一层致密的A12O3氧化膜而具有优良的抗氧化性能。在950℃高温时,具有比1Cr13不锈钢好得多的抗氧化性能。2at%Cr的加入有利于稳定的α-Al2O3的形成。750℃以下,Fe3Al(Cr)合金的氧化增重低于Fe3Al,前者的氧化膜为纯α-Al2O3,而后者的还含有少量的γ-Al2     

汽车排气系统用耐热材料的抗氧化性能研究(2)

介绍了采用氧化增重法对4种耐热材料进行高温抗氧化性能的对比试验,得出以下结论:(1)QTANi35Si5Cr2材料抗高温氧化性能较差,ZG40Cr25Ni13Nb2Si1和ZG40Cr25Ni12Si2材料抗高温氧化性能较好,ZG40Cr25Ni20Si2材料抗高温氧化性能最优;(2)ZG40Cr25Ni13Nb2Si1、ZG40Cr25Ni12Si2、QTANi35Si5Cr2材料的氧化层由外到内可分2层,一层为富含Fe、O元素的外氧化膜,另一层为富含Cr、Mn、O元素的内氧化膜,ZG40Cr25Ni20Si2材料只观察到一层富含Cr、Mn、O元素的氧化膜,4种材料的氧化层与基体间为一层富含Si元素的过渡区;(3)4种耐热材料氧化层大部分由Mn_xCr_yO_z氧化物和Cr_xFe_yO_z氧化物构成;(4)奥氏体系耐热铸造材料中w(Ni)量越高,越有利于Cr元素的扩散,进而促进Cr_2O_3保护膜的形成。     

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...     

高Cr镍基单晶合金1050℃的高温氧化性能

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱(EDAX)等手段,研究了一种高Cr镍基单晶高温合金在1050℃的高温氧化行为.结果表明,氧化初期合金增重迅速,氧化增重不遵循抛物线规律,表面氧化膜出现剥落,氧化过程由形成Al2O3和Cr2O3所控制.高温氧化期间,合金发生明显的外氧化和内氧化,外氧化膜Cr2O3和(Ni,Co)Cr2O4组成,内氧化物为Al2O3.在内氧化物上方出现贫Al富Ta区,元素贫化区尺寸随时间的延长而增大,富Ta相抑制基体中Al向外扩散,并抑制氧化膜生长.     

合金元素对Nb-Ti-Al-C合金氧化行为的影响

利用真空非自耗电弧炉制备不同Al含量的Nb-25Ti-8C合金,研究Nb-Ti-Al-C合金的组织结构及其高温氧化行为。研究表明,Nb-25Ti-8C-(0,5,10)Al合金由Nbss和(Nb,Ti)C两相构成;Nb-25Ti-8C-15Al合金由Nbss、(Nb,Ti)C和Nb3Al三相构成。800~1000℃氧化过程中,合金氧化膜为由Nb2O5,Ti O2,Al2O3,Nb O2及Ti Nb2O7多种氧化物构成的混合氧化膜。Ti、Al活性元素可优先与氧发生选择性氧化,抑制氧化物Nb2O5生成,提高氧化膜致密度和合金抗氧化性,并且氧化温度越高,Al元素改善铌合金抗氧化性能效果越明显。Nb-25Ti-8C合金800℃氧化时表现出良好的抗氧化性能,1000℃氧化时Nb-25Ti-8C-x Al合金的抗氧化性能明显优于C-103。随氧化温度升高,氧化膜中Nb2O5含量增加,导致氧化膜与合金基体的内应力增大,引起外层氧化膜脱落。碳化物中C元素以CO2形式挥发导致氧化层表面形成氧化空洞。     

Ni-Cr-Al-Fe基合金粉末的高温抗氧化行为

研究Ni-Cr-Al-Fe基合金粉末在600 ℃空气中的高温抗氧化性能,分析铝含量和预氧化处理对合金粉末高温抗氧化行为的影响.利用水雾化法制备不同铝含量的Ni-Cr-Al-Fe基合金粉末,利用静态质量增加法研究不同铝含量合金粉末的氧化动力学,分别利用FE-SEM(EDS)和XRD观察分析不同合金粉末氧化膜的形貌及成分,结合氧化动力学及氧化膜的组成进一步分析不同合金粉末的高温氧化机理.结果表明:Ni-Cr-Al-Fe基合金粉末在600 ℃时的氧化质量增加遵循抛物线规律,铝含量的增加及预氧化处理均可提高合金粉末的抗氧化能力;铝含量的增加使氧化膜的组成由Cr2O3和Al2O3的混合结构转变为单一的Al2O3氧化膜结构,这有利于提高合金粉末的抗氧化性能;预氧化处理所形成的氧化膜有效地抑制Ni-Cr-Al-Fe基合金粉末的进一步氧化.     

溅射AlY涂层对Ni基合金氧化行为的影响

为了研究溅射AlY涂层对合金高温氧化行为的影响,在某镍基合金表面上采用磁控溅射方法制备了AlY涂层,并研究了无涂层镍基合金、溅射AlY涂层的镍基合金以及经过预氧化的溅射AlY涂层镍基合金在1100℃空气中的氧化行为。结果表明,无涂层镍基合金形成了疏松、不完整的Al2O3、Cr2O3以及NiO的混合氧化膜,且发生了内氧化;溅射AlY涂层镍基合金形成了均一的α-Al2O3膜,比表面裸露的镍基合金具有更好的抗氧化性能。溅射AlY涂层试样经预氧化后在试样表面优先形成了保护性γ-Al2O3膜,高温氧化时转变为致密的α-Al2O3膜,因此可进一步提高其抗氧化性能。稀土元素Y改善了Al2O3膜与基体的粘附性,提高合金的抗氧化性能。讨论了氧化膜的形成机理。     

定向凝固Fe-18%Cr-3%B-Si合金组织及高温抗氧化性能

目的 研究Si对Fe-18％Cr-3％B合金高温抗氧化性能的影响,并开发新型抗氧化轧辊材料.方法 采用定向凝固技术制备出Si质量分数分别为0.0％、1.0％、2.0％、3.0％的Fe-Cr-B定向凝固合金,并用增重法表征合金的氧化动力学,通过SEM、XRD等手段分析定向合金氧化膜表面和截面形貌、结构和物相组成,并评价Si对定向合金抗氧化性能的作用.结果 Si的加入明显细化了定向凝固Fe-Cr-B合金的组织,有利于合金中硬质相M2B硼化物的定向生长.氧化结果表明,经800℃氧化100 h后,Si的加入可使合金氧化速率从0.05228 g/(m2·h)降至0.00928 g/(m2·h),抗氧化性能提升5倍以上.Si的加入使定向合金表面氧化膜变得光滑平整、致密连续且无开裂和剥落.表面膜结构分析表明,该定向合金氧化膜从合金基体到表面依次为Cr2O3、FeCr2O4、Fe3O4尖晶石和最外层的Fe2O3复合氧化物,而Si的加入促进了最内层SiO2氧化膜的形成,该层呈连续曲折形态存在于定向合金与Cr2O3的界面.同时,定向合金中取向排列的M2B硬质相与内氧化层SiO2呈现出"嵌入式"的嵌合界面,改变了界面结合形态和内界面结构,显著提高了复合氧化膜与定向合金界面的附着力.定向合金的氧化过程中,相对粗大的初生硼化物失效主要源于初生硼化物的剥落与氧内扩散诱致M2B开裂.结论 Si显著提高定向Fe-Cr-B合金的抗氧化性,主要机制为Si促进内氧化层SiO2的形成,并导致"互嵌入式"的SiO2/M2B双向嵌合界面结构的产生,这种氧化膜/合金界面"取向性互嵌型钉扎膜结构"可有效提高膜基界面附着力.     

高Cr镍基合金的高温内氧化和内氮化行为

通过对镍基合金进行不同温度的恒温氧化试验、横断面的组织形貌观察及微区成分分析,研究一种高Cr镍基合金在恒温氧化期间的氧化物分布特征、内氧化及内氮化行为。结果表明:该高Cr镍基合金在850、900、950和1 000℃空气中氧化100 h期间,合金表层发生元素的外氧化,且在外氧化膜中出现分层结构,由表及里各层中的主要氧化物分别为Al2O3、Cr2O3、NiCr2O4和NiAl2O4、Cr2O3、CrTaO4和Al2O3;合金在900℃以下为完全抗氧化级,900~1 000℃为抗氧化级。该合金在各温度的恒温氧化期间,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;随恒温氧化温度的升高,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。其中,在内氧化物、内氮化物周围形成元素Al的贫化区,在贫化区内发生-′相的分解及贫乏。     

AZ91D合金的阳极氧化新工艺

研制了一种新型镁合金的无Cr阳极氧化配方 ,对镁合金进行阳极化处理 .溶液的主要成分为NaOH、NaSiF6和有机添加剂 .XRD、SEM、XPS测试结果表明 ,氧化膜主要由MgO、MgAl2 O4 和 2Al2 O3 ·2SiO2 ·H2 O组成 .3 5 %NaCl水溶液动电位极化结果说明 ,氧化膜有良好耐点蚀性能 .合金中Si、Al元素的氧化弥补了Mg氧化时的体积收缩 ,氧化膜无裂纹 ,为其耐点蚀提供了条件 .阳极化后Al、Si元素在表面均匀分布 ,是氧化膜具有良好保护作用的原因之一 .