钛合金在500℃～650℃下的氧化行为研究

采用XPS试验对Ti811钛合金在500℃～650℃下、50h的氧化行为进行了分析，利用扫描俄歇微探针对氧化后试样表面的氧影响区进行了研究，并对其影响机制进行了探讨。结果表明，温度为550℃时，试样表面生成的氧化膜较致密；温度在500℃～600℃之间时，试样表面氧化膜的厚度随温度的增加的幅度较小，温度高于600℃后迅速增加；而氧缓慢扩散区厚度则在500℃～650℃之间随温度的升高持续增加。     

TP347H钢高温水蒸气氧化研究

研究了在600MW超临界机组屏式过热器TP347H管运行5000h后的高温蒸气氧化层。通过分析蒸气氧化层成分、相结构以及Cr的分布,并结合高温水蒸气存在的情况下氧化膜生长速度,提出了高温蒸气氧化层的形成机理。由Cr的扩散探讨了晶粒尺寸对TP347H管抗高温蒸气氧化性能的影响。结果表明:CrO2(OH)2的挥发导致了外层Fe的氧化物的形成,FeCr2O4内层的形成能够有效减缓蒸气氧化进程,进入稳态氧化阶段后氧化层厚度将保持不变;同时,随晶粒尺寸的减小TP347H的抗蒸气氧化性能提高。     

高速电弧喷涂Fe-Al/WC复合涂层在650℃下的氧化行为

采用高速电弧喷涂技术在20G钢基体上制备了Fe-Al／WC金属间化合物复合涂层，利用热重天平测试了涂层在650℃下的氧化性能。结果表明：Fe-Al／WC复合涂层的氧化动力学曲线近似呈现出对数规律；涂层的氧化物以Al2O3、Fe2O3、Fe3O4和FeO等为主，且其分布不均匀；涂层表面优先形成具有保护性的Al2O3膜，阻止了涂层的进一步氧化。     

冷变形对奥氏体耐热钢TP347H抗蒸汽氧化性能的影响

研究了冷变形处理对奥氏体耐热钢TP347H抗蒸汽氧化性能的影响。结果表明:冷变形处理后的样品氧化增重明显低于未变形的样品。冷变形处理后近表面晶粒细化和晶界附近位错增多,促进了氧化过程中Cr和Mn离子的快速扩散,形成富Cr保护层,从而提高了该钢的抗蒸汽氧化性能,抑制了该钢破裂氧化的发生。     

加氧处理对TP347H钢管蒸汽侧氧化膜的影响

对某锅炉TP347H材质的过热器管内壁氧化膜及其剥落物进行了扫描电镜、能谱、X射线衍射等分析,研究了加氧处理环境中氧化微观特征及其机理。结果表明:加氧处理后TP347H钢管内壁氧化膜主要分为内、外两层,内层为致密的(Cr,Fe)_2O_4、NiO等非均质层,外层主要由Fe_3O_4、Fe_2O_3组成;加氧处理改变了TP347H钢管内壁氧化膜的形态及其氧化机制,使氧化膜中氧含量增加,外氧化层变为疏松、多孔、细小粒状结构,内氧化层富含孔洞,促进了氧化传质过程,加速了金属基体氧化。     

国产TP347HFG钢的水蒸汽氧化行为研究

借助自制的蒸汽氧化装置,在650℃下对三种不同晶粒度的TP347HFG瓦片状试样进行不同时间的模拟蒸汽氧化试验,利用光学显微镜、扫描电镜、能谱和X射线衍射等分析方法,研究了管样内壁的氧化层形貌、成分和相组成．结果表明：在本文试验条件下,晶粒度均匀的试样形成的氧化层厚度均匀,晶粒细化有利于提高钢的抗水蒸汽氧化性能．因而,...     

粉末包埋渗铝与气氛渗铝对P92钢650℃饱和蒸汽氧化行为的影响

表面渗铝技术可以在不改变基体材料力学性能的基础上显著提高基体的抗高温蒸汽氧化性能。 利用低温粉末包埋和气氛渗铝两种方法在 P92 钢表面制备了铝化物涂层,并结合氧化增重法、扫描电镜观察及 XRD 分析,研究了两种工艺下铝化物涂层的 650 ℃饱和蒸汽氧化行为。 结果表明:P92 钢抗氧化能力不足,生成了由外层疏松层瘤状富铁氧化物与表面氧化膜下方内氧化物 FeCr₂O₄ 组成的双层结构氧化膜,外层富铁氧化膜在氧化 300 h 后发生剥落;低温包埋渗铝所得涂层为 β-FeAl 层,氧化 500 h 后试样表面形成极薄的保护性 α-Al₂O₃ 氧化膜(<0. 2 μm);气氛渗铝涂层为单层 Fe₃Al 结构,氧化 500 h 后试样外表面形成了 Fe₃O₄₊Fe₂O₃ 氧化膜,厚度为 1. 3 μm,靠近涂层表面生成单层连续 Al₂O₃ 氧化膜。 采用低温包埋和气氛渗铝均可提升 P92 钢的抗蒸汽氧化能力。     

Al-Si涂层在900℃硫酸盐中的热腐蚀行为

采用料浆法在Ni基高温合金上制备了Al-Si扩散涂层，研究了表面涂覆75mass%Na2SO4+K2SO4盐膜的基体合金和Al-Si涂层在900℃空气中的热腐蚀行为.结果表明，铸态合金遭受了灾难性的热腐蚀，合金出现严重的内硫化和内氧化，而Al-Si涂层由于表面生成致密的、保护性Al2O3膜，以及涂层中Cr元素和一些富Si相的有益作用而表现出优异的抗热腐蚀性能.       

喷丸处理对S30432钢650℃蒸汽氧化行为的影响

目的提高S30432钢的抗蒸汽氧化性能。方法对S30432钢管进行内表面喷丸处理。在蒸汽氧化实验平台上,对喷丸和未喷丸的S30432钢管进行蒸汽氧化实验,对比研究了其在650℃水蒸汽中的氧化行为。用分析天平测量了试样的增重变化,通过扫描电镜观察了氧化皮表层形貌和氧化层显微结构。结果未喷丸的S30432钢管氧化增重呈抛物线规律,而喷丸后的试样具有完全抗氧化性。未喷丸S30432钢试样表面生成富Fe氧化物,在200 h左右发生失稳氧化,氧化皮快速增厚,500 h时氧化皮厚度达到13μm。喷丸处理后,氧化皮富Cr且很薄,约0.5μm,具有良好的保护性。结论喷丸处理能够显著地提高S30432钢的抗蒸汽氧化性能,通过抑制失稳氧化的发生,使表面快速生成完整的富Cr氧化皮。     

纯铬的650℃高温氧化行为

利用扫描电镜、能谱分析(EDS)、X射线衍射、XPS光电子能谱衍射研究了纯Cr在650℃高温空气和高温水蒸汽中的氧化行为。采用增量法测定了氧化动力学曲线。结果表明:在650℃氧化时,纯Cr的氧化产物均为Cr_2O_3,氧化是一个氧化与挥发并存的过程,氧化动力学曲线先下降后上升,说明在氧化初始阶段,挥发量大于氧化增量,随着氧化逐渐深入,氧化增量开始大于挥发量。Cr在水蒸汽中氧化时孕育期更短,氧化速度更快。     

K4104高温合金Al-Si涂层1000℃氧化性能研究

采用带能谱分析的扫描电镜分析了AlSi扩散涂层在1000℃、不同氧化时间条件下的表面形貌、截面组织及成分变化;用增重法记录重量变化,绘制了氧化动力学曲线,对其氧化性能进行了研究.结果表明,AlSi涂层由于Si的加入,促进了θ-Al2O3向α-Al2O3转变,有利于在涂层表面形成致密氧化膜,并且能促进在氧化皮下形成碳化物隔层,抑制涂层元素与基体元素的互扩散,从而使 AlSi涂层的抗氧化性能优于单一Al涂层.     

马氏体钢T91和奥氏体钢TP347H管材高温蒸汽氧化层特性研究

对含异种管材(T91马氏体钢和TP347H奥氏体钢)的末级过热器的蒸汽氧化层进行研究。借助X射线衍射仪、金相显微镜、含能谱的扫描电镜等手段,对比分析氧化层生长和剥离的特征和规律。结果表明:T91、TP347H管材蒸汽氧化层差异显著;以Fe_2O_3的出现和含量作为管材氧化层剥离行为的征兆,并不具有通用性;T91管材氧化层容易产生孔洞或微裂纹,诱发剥离行为;TP347H管材容易形成连续完整的富铬保护带,减缓氧化层生长。     

FeAlMoCrC和FeAlNiMoCrC涂层在700℃氧化行为研究

采用高速电弧喷涂技术,将2种自主研发的丝材喷射到45钢表面制备出FeAlMoCrC和FeAlNiMoCrC涂层,分析两种涂层的组织结构,研究两种涂层和基体在700℃下的循环氧化行为。结果表明：FeAlMoCrC涂层主要由FeAl、FeCr和Fe2AlV三种金属间化合物和Al2O3、Fe3O4两种氧化物组成;FeAlNiMoCrC涂层主要由AlNi、AlCr2、FeNi3、Fe8Cr四种金属间化合物和Al2O3、Cr2O3和Fe3O4三种氧化物组成。计算涂层的孔隙率,发现涂层内部孔隙率较低,均在10%以内。对所绘制的氧化增重曲线进行拟合分析后发现,FeAlNiMoCrC涂层的氧化速率常数较小,氧化指数大,氧化速率慢,抗氧化性能良好。结合物相和组织分析,可以认为涂层中低的孔隙率和氧化产物中生成连续且致密的Al2O3、Cr2O3、Fe3O4等氧化膜,是抗高温氧化性能提高的主要原因。     

高温高应力状态下TP347H钢焊接接头断裂行为

通过理化分析、裂纹形貌观察、应力测量和计算,研究了高温高应力状态下服役的TP347H钢焊接接头裂纹性质及其产生机理。结果表明,裂纹起源于接头热影响区(HAZ)或近HAZ的母材高应力区;裂纹区域可观察到宏观裂纹、微裂纹和孔洞3种不同缺陷形貌;宏观裂纹方向与最大应力方向基本垂直,微裂纹基本相互平行;裂纹断面具有冰糖状脆性断口特征。根据裂纹产生的位置、过程和形貌特征,确定该裂纹为一种低塑性蠕变裂纹,其与传统的TP347H钢接头再热裂纹存在差异。该裂纹产生机理为高应力导致的NbC晶内析出强化。高应力下的应变作用增加位错密度,产生大量形核区, Nb C的析出量增加,高温下材料的晶内强度得以提高,使塑性变形与滑移集中于晶界,最终导致材料发生低塑性蠕变开裂。     

真空等离子喷涂NiCoCrAlYTa涂层在1050℃的氧化行为研究

采用真空等离子喷涂(VPS)方法在DD6单晶合金基体表面制备NiCoCrAlYTa涂层,研究DD6基体和DD6/NiCoCrAlYTa涂层在1050℃的高温氧化行为,通过X射线衍射和扫描电镜研究涂层相结构和微观形貌变化。结果表明：NiCoCrAlYTa涂层氧化动力学曲线符合抛物线规律;氧化分为快速氧化和慢速氧化2个阶段,快速氧化阶段的氧化速率常数为0.006 52 mg²·cm^-4·h^-1,慢速氧化阶段的氧化速率常数为0.002 74 mg²·cm^-4·h^-1;在慢速氧化阶段形成较完整的氧化物防护层,有效降低涂层和基体的进一步氧化速率,其200 h氧化增重为0.9 mg/cm²,相较于DD6基体的氧化增重2.16 mg/cm²有显著降低。采用VPS方法在DD6基体制备的NiCoCrAlYTa涂层在1050℃以下具有优异的抗氧化效果。     

TP439不锈钢在800℃高温水蒸气中的初期氧化行为

研究了TP439不锈钢在800℃高温水蒸气中的初期氧化行为。采用恒温氧化法测试了TP439不锈钢在800℃高温水蒸气中的氧化动力学曲线。通过场发射电子扫描显微镜(FE-SEM)观察试样氧化后的形貌,采用能谱分析(EDS)及X射线衍射(XRD)分析膜层的表面成分及相结构。结果表明：TP439不锈钢在初期阶段的氧化速率较快,氧化动力学符合线性氧化规律,线性速率常数kl为5.21×10(-2) mg/(cm²·h),氧化过程受界面反应控制;随着氧化时间的增加氧化膜逐渐变厚,第二阶段的氧化动力学遵循抛物线规律,抛物线速率常数kp为1.54×10^-3 mg²/(cm⁴·h),氧化速率的控制步骤由界面反应控制转为扩散控制。TP439不锈钢氧化产物的主要成分为(Cr,Fe)₂O₃和少量的Cr₂O₃、Fe₂O₃、FeCr₂O₄尖晶石氧化物。在...     

Ni—Ti合金在650—850℃空气中的氧化行为研究

研究了Ni,Ni－5Ti,Ni－10Ti及Ni-15Ti(质量分数,％,下同）合金在650－850℃空气中的氧化行为。结果表明,在650℃氧化时,Ni-Ti合金的氧化速率明显优于纯Ni,合金表面形成连续的TiO2为主的氧化膜;随着氧化温度的升高,Ni-Ti合金的氧化速率逐渐增加至接近或大于纯Ni,合金表面形成由NiO,NiTiO3和TiO3组成的外氧化层,同时沿合金基体发生Ti的内氧化。在Ni-10Ti和Ni－15Ti合金（内）氧化前沿,原始合金的二相组织已退化成单相组织。进一步讨论了合金氧化机制。     

C和Nb含量对TP347HFG钢在650℃析出相参量和持久寿命的影响

研究了C和Nb含量对TP347HFG钢在650℃析出相参量（成分、体积分数和尺寸）和持久寿命的影响.对ASME成分范围内的2种不同C和Nb含量的TP347HFG钢在650℃,230和150 MPa条件下进行持久实验,持久寿命分别为199,420 h和2426,8837 h,其中C含量较低Nb含量较高的样品持久寿命较长.对持久管样的EPMA-EDS+MPSM和TEM-EDS分析表明,较低的C含量和较高的Nb含量对应较少的M₂₃C6和较多的MX,并阻碍了M₂₃C₆的聚集粗化,同时基体中可保留较多的Cr,有利于延长持久寿命.此外,运用热力学软件Thermo-Calc分析了在500—1300℃范围内C和Nb组合含量的变化对各相成分和体积分数的影响,与实验结果相吻合.     

C和Nb含量对TP347HFG钢在650℃析出相参量和持久寿命的影响

研究了C和Nb含量对TP347HFG钢在650℃析出相参量（成分、体积分数和尺寸）和持久寿命的影响.对ASME成分范围内的2种不同C和Nb含量的TP347HFG钢在650℃,230和150 MPa条件下进行持久实验,持久寿命分别为199,420 h和2426,8837 h,其中C含量较低Nb含量较高的样品持久寿命较长.对持久管样的EPMA-EDS+MPSM和TEM-EDS分析表明,较低的C含量和较高的Nb含量对应较少的M₂₃C₆和较多的MX,并阻碍了M₂₃C₆的聚集粗化,同时基体中可保留较多的Cr,有利于延长持久寿命.此外,运用热力学软件Thermo-Calc分析了在500-1300℃范围内C和Nb组合含量的变化对各相成分和体积分数的影响,与实验结果相吻合.