Ni基合金在900 ℃75%Na2SO4+25%NaCl盐膜下的热腐蚀

研究了纯Ni、Ni-10Cr和Ni-10Cr-5Al合金在900 ℃空气中涂敷Na2SO4+25%NaCl盐膜时的热腐蚀行为。结果表明,Ni-10Cr合金的腐蚀动力学曲线近似服从抛物线规律,而纯Ni和Ni-10Cr-5Al合金的腐蚀动力学曲线分段服从抛物线规律。Ni-10Cr的腐蚀增重最小,抗热腐蚀性能最好,Ni-10Cr-5Al次之,纯Ni的腐蚀增重最大。Ni-10Cr-5Al合金热腐蚀24 h后氧化产物分为3层,外层氧化产物主要是NiO,中间层氧化产物为Cr2O3和Al2O3,最内层有少量Cr2S3和Al2S3。Ni-10Cr合金热腐蚀24 h后氧化膜分为3层,外层氧化产物是NiO,中间层是不连续的Cr2O3,内腐蚀区有少量Cr2S3。由于熔盐中NaCl的存在,Ni-10Cr-5Al和Ni-10Cr合金的腐蚀产物会变得疏松多孔。     

Ni基合金在900℃75%Na_2SO_4+25%NaCl盐膜下的热腐蚀（英文）

研究了纯Ni、Ni-10Cr和Ni-10Cr-5Al合金在900℃空气中涂敷Na2SO4+25%NaCl盐膜时的热腐蚀行为。结果表明,Ni-10Cr合金的腐蚀动力学曲线近似服从抛物线规律,而纯Ni和Ni-10Cr-5Al合金的腐蚀动力学曲线分段服从抛物线规律。Ni-10Cr的腐蚀增重最小,抗热腐蚀性能最好,Ni-10Cr-5Al次之,纯Ni的腐蚀增重最大。Ni-10Cr-5Al合金热腐蚀24 h后氧化产物分为3层,外层氧化产物主要是NiO,中间层氧化产物为Cr2O3和Al2O3,最内层有少量Cr2S3和Al2S3。Ni-10Cr合金热腐蚀24 h后氧化膜分为3层,外层氧化产物是NiO,中间层是不连续的Cr2O3,内腐蚀区有少量Cr2S3。由于熔盐中NaCl的存在,Ni-10Cr-5Al和Ni-10Cr合金的腐蚀产物会变得疏松多孔。     

熔融Ni-Co合金表面张力的测量与分析

Ni-Co高温合金广泛用于生产燃气涡轮机叶片和热交换器等工作于高温和腐蚀环境的零部件,采用改良静滴法测定了1773～1873K温度范围内熔融Ni,Ni-(5～10)%Co合金在Al2O3基板上Ar 3%H2气氛下的表面张力.熔融Ni,Ni-(5～10)%Co合金的表面张力随着温度的升高而降低.在此基础上采用Butler模型推导了表面张力随温度与浓度的变化,计算了合金体系中元素的偏聚.结果表明,Co在合金表面的浓度低于在体相的浓度.     

Inconel 625合金在熔融碳酸盐中的腐蚀行为

研究了Inconel625合金在650℃熔融(Li,K)_2CO_3和(Li,K)_2CO_3+Y_2O_3中的腐蚀行为,采用扫描电镜和X射线衍射仪分析了腐蚀产物的形貌和相组成。结果表明,与Inconel625合金在650℃熔融(Li,K)_2CO_3中的腐蚀速率相比,其在650℃熔融(Li,K)_2CO_3+Y_2O_3中的腐蚀速率较小。这是由于Inconel625合金在650℃熔融(Li,K)_2CO_3+Y_2O_3中形成了具有保护性的氧化膜,其组成是NiCr_2O_4、Y_2O_3、NiO、Cr_2O_3。     

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。     

非晶态Al2O3涂层的高温热腐蚀性能

用反应溅射方法在高温合金GH30(Ni-20 Cr-0.2 Ti)上沉积了约6μm的非晶态Al_2O_3涂层。研究了Al_2O_3涂层的抗热腐蚀性能。实验表明,在1123K的熔融硫酸盐中,Al_2O_3涂层能大大降低试样的热腐蚀速率,消除内硫化,而且此涂层具有良好的粘附性。虽然Al_2O_3涂层在预先的真空退火处理中发生龟裂,但是在热腐蚀中龟裂纹被新形成的氧化物所愈合。     

Y_2O_3含量对Ni-5Al与Ni-10Al合金在1100℃下抗氧化性能的影响

采用粉末冶金技术制备了不同Y_2O_3含量的Ni-5Al和Ni-10Al合金,并在1100℃下对合金进行100 h循环氧化实验。研究了Y_2O_3含量对Ni-Al合金高温抗氧性能的影响。结果表明:添加Y_2O_3会促进Ni-5Al合金中NiO的生成,随着Y_2O_3含量的增加,NiO的生长速度加快,晶粒变大,使Ni-5Al合金高温抗氧化性能随Y_2O_3含量的增加逐渐降低。在Ni-10A合金中,Y_2O_3的添加会促进Al2O3的择优生长,增强氧化膜与基体的粘附性,提高合金的高温抗氧化性能,最优添加值为0.6wt%。Ni-10Al-x Y_2O_3合金的高温抗氧化性能明显优于Ni-5Al-x Y_2O_3(wt%,x分别为0,0.2,0.6,1.0)合金的。     

三种β-NiAl相材料的短期热腐蚀行为比较研究

在Ni-30Al(mass%,下同)和Ni-20Cr-10Al铸态合金上进行粉末包埋渗铝,分别得到纯β-NiAl相涂层和β-(Ni,Cr)Al相涂层.在这两种渗铝试样和铸态Ni-20Cr-13Al合金(含β-NiAl、γ′-Ni3Al、α-Cr相)上涂覆了硫酸钠薄膜,进行900℃热腐蚀测试.经过10小时热腐蚀测试后,三种试样表面均生成Al2O3膜.腐蚀动力学分析表明,Cr对提高材料的抗热腐蚀性能是有益的;Ni-20Cr-10Al渗铝涂层试样的增重最低,仅为铸态Ni-20Cr-13Al合金试样增重的80%左右,Ni-30Al渗铝涂层试样增重的50%左右.     

Fe-14Cr-Mn合金在不同温度熔融共晶NaCl-MgCl_2中腐蚀行为及机理研究（英文）

熔融共晶NaCl-MgCl_2作为太阳能中高温相变储热介质,运行状态下其温度常在熔点附近波动。但不同温度下该熔融盐对金属容器材料腐蚀行为不清楚。以Fe-14Cr-Mn合金为例,采用浸盐法研究了718、768和818 K共晶熔融NaCl-MgCl_2对该合金的腐蚀行为,探讨了腐蚀机理。结果表明:腐蚀速率随温度增加略微增加,3种温度下试样腐蚀动力学曲线服从线性规律(斜率k≈–4.806×10~(-4))。腐蚀初期,试样表面形成泡状腐蚀产物,腐蚀80 h后形成腐蚀坑洞,主要是Fe、Fe-Cr和MgO,也检测到含微量Fe和Ni的Mg-Fe-Ni的氧化物。腐蚀机理主要是MgCl_2吸潮后以H2O形式引入的氧原子和溶解在熔融盐中的微量氧作为阴极去极化剂,合金元素Cr和Mn与Cl-反应生成氯化物,氯化物吸附水分子,形成具有低熔点的含水氯化物(如CrCl3·6(H_2O)和MnCl_2·n(H_2O))逃逸腐蚀体系。另外,在熔盐表面形成了由MgCl_2·(H2O)6,NaCl和MgO组成的盐壳,而在熔融盐内部,NaCl与NaMgCl_3共存。本研究为研发耐熔融NaCl-MgCl_2腐蚀的新合金奠定了基础。     

四元Fe-Cu-Ni-Al合金900℃下的恒温及循环氧化行为

研究了Fe-65Cu-15Ni-5Al和Fe-45Cu-15Ni-5Al两种四元合金在900℃的恒温和循环氧化行为。在恒温氧化条件下,Fe-65Cu-15Ni-5Al合金的氧化速率低于Fe-45Cu-15Ni-5Al合金的;Fe-65Cu-15Ni-5Al合金的氧化动力学前期符合抛物线规律,后期为线性规律,Fe-45Cu-15Ni-5Al合金的氧化动力学符合抛物线规律。然而,在循环氧化条件下,Fe-65Cu-15Ni-5Al合金的氧化速率却高于Fe-45Cu-15Ni-5Al合金的。两种合金在恒温及循环氧化条件下,最外层都形成了以CuO为主的厚氧化层,中间层由Fe、Ni和Al的氧化物以及它们之间形成的复合氧化物组成。除了Fe-65Cu-15Ni-5Al合金在恒温条件下不发生内氧化外,其余情况内层都有不连续的Al2O3层形成,Al_2O_3层内侧发生了Al的内氧化。由于在循环氧化条件下,内层的Al2O3层在应力作用下容易破裂,富铜的Fe-65Cu-15Ni-5Al合金腐蚀速率大大高于Fe-45Cu-15Ni-5Al合金的。但是在恒温氧化条件下,富铜的Fe-65Cu-15Ni-5Al合金α相中的Al含量已达到形成保护性外氧化膜所需的临界浓度,因而比Fe-45Cu-15Ni-5Al合金具有更好的抗高温氧化能力。     

Li含量对Al-Li合金在酸性NaCl水溶液中腐蚀行为的影响

真空熔炼制备1%和2%(质量分数)Li的Al-Li二元模型合金,研究Li含量对其在0.1mol/L NaCl+0.01mol/L酸性水溶液中电化学腐蚀行为的影响。采用自腐蚀电位和电化学阻抗(EIS)评价纯Al、Al-1Li和Al-2Li合金的耐蚀性能,结合X射线光电子能谱(XPS)和Mott-Schottky(M-S)曲线对3种试样表面腐蚀产物膜成分和半导体特征进行分析。结果表明:1%和2%Li使纯Al自腐蚀电位负移的同时,耐蚀性有所提高。合金元素Li参与腐蚀产物膜的形成,以Li_2O的形式掺杂于Al_2O_3为主要成分的腐蚀产物膜中,没有改变腐蚀产物膜的n型半导体特征;但Li_2O掺杂引起膜内氧空位浓度的降低,是Li提高纯Al耐蚀性的主要原因。     

几种含铌镍基合金的热腐蚀研究

用硫酸钠沉积法研究了四种镍基合金-Ni-16Cr,Ni-16Cr-2Nb,IN738和537合金-在900～1000℃之间的热腐蚀行为。用热天平测量了热腐蚀动力学曲线,用金相、SEM、电子探针、X 射线衍射和~(3δ)S 示踪法观察和分析了腐蚀产物。研究发现,Ni-16Cr-2Nb 合金中的铌富集在表面氧化膜内,形成 NaNbO_3而降低熔盐中的 O~(2-)浓度,抑制 Cr_2O_3膜与熔盐的反应;但在复杂成份的合金中。铌的上述作用可能促进氧化膜的酸性熔融。鈪同时能促进硫在 Ni-16Cr-2Nb 变形合金晶界上的连续分布,加速内硫化过程。     

一种镍基合金在850℃和950℃熔融NaCl中的热腐蚀行为

采用X射线(XRD)、扫描电镜(SEM/EDAX)等手段,研究了一种镍基合金在850℃和950℃熔融Na Cl的热腐蚀行为。结果表明:腐蚀期间,合金发生了高温氧化和热腐蚀行为;合金表面腐蚀产物分为3层,外层氧化物由Al2O3、Al Ta O4和Ni Cr2O4组成,中间层氧化物为Cr Ta O4、Ni WO4和WO3,而内层形成Al2O3内氧化物;且随腐蚀温度提高,合金表面的腐蚀层厚度及Al2O3内氧化层深度增加。     

Y、Ta、Cr元素对Ni-10%Cu-10%Fe-10%Al合金在850℃冰晶石熔盐气氛中热腐蚀行为的影响

通过真空铸造得到Ni-10%Fe-10%Al-10%Cu(质量分数)及分别添加0.8%Y、5.3%Ta和13.6%Cr(质量分数)的Ni-Fe-Al-Cu-X(X:Y或Ta或Cr)4种合金,采用熔盐腐蚀实验及SEM,XRD及EDX测试研究各合金在850℃静态冰晶石熔盐气氛中的腐蚀行为。结果表明:在850℃冰晶石熔盐气氛中,Ni-10%Fe-10%Al-10%Cu合金表面形成的氧化物保护膜;由于氧的聚集、扩散,并在熔盐/氧化膜界面处发生O2+2e=2O2还原反应,而生成的O2与MeO反应生成MeO22,致使NiO和Al2O3等氧化物层疏松、多孔、易剥落;另外,氧化物保护膜也被熔盐挥发的氟化物通过物理化学作用而溶解,形成坑洞,腐蚀层呈现层叠状;添加0.8%Y和5.3%Ta可净化合金晶界,使腐蚀层中氧化产物更致密,提高合金抗冰晶石熔盐气氛腐蚀性能;添加13.6%Cr的Ni-10%Fe-10%Al-10%Cu合金,其腐蚀层形成Cr2O3及NiCr2O4冰晶石结构的化合物,降低其他氧化物的活度,提高氧化膜的保护作用,该合金抗冰晶石熔盐气氛腐蚀性能最好。     

合金元素Al对Ni-10%Fe基合金在熔融NaCl中腐蚀行为的影响（英文）

NaCl及其混合盐作为太阳能中高温相变储热介质有许多优点,但熔融氯化盐对金属储热容器材料具有强烈腐蚀性。研究了Al添加量(质量分数)分别为0%、5%和10%的3种Ni-10%Fe基合金(分别为1#、2#和3#)在850℃熔融NaCl中的腐蚀行为,分析了试样表面腐蚀产物和腐蚀残盐成分,对比了试样横截面腐蚀特征和元素变化趋势,探讨了腐蚀机制。结果表明,3种试样的腐蚀动力学曲线均满足线性腐蚀规律;添加Al的试样平均质量损失率大幅降低,2#和3#试样腐蚀速率分别为1#试样的12%和20%。原子量较小的Al优先于Fe、Ni被氧化和生成高温稳定性好的Al_2O_3 ,是腐蚀速率降低的两个主要原因。但Al含量较高(如10%)时,内部的Al原子向试样表面扩散较为容易,氧化膜较厚,且易于脱落,又导致腐蚀速率增大。     

Ni含量对提高Zn-Ni合金在3.5%NaCl溶液中耐腐蚀性能的影响(I):极化和阻抗研究（英文）

Zn在保护钢铁材料不被海水腐蚀方面发挥重要作用。Zn和Ni的合金化能改善它的耐腐蚀性能。通过Tafel曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究Zn-Ni合金在合成海水(3.5%NaCl,质量分数)中的腐蚀行为,并比较不同Ni含量(0.5%~10%,质量分数)合金和纯Zn的耐腐蚀性能。结果表明:Zn-Ni合金的耐腐蚀性能优于纯Zn,只有Ni含量为0.5%的合金除外。Ni含量为10%的合金具有最好的耐腐蚀性能,这是由于在合金中形成了γ-Zn3Ni和γ-Zn Ni相。但Ni含量为0.5%的合金比纯Zn具有更高的腐蚀速率(更差的耐腐蚀性能)。     

Cu-10Ni-5Al三元合金在700℃～800℃，1×10^5Pa氧气中的氧化

研究了三元Cu-10Ni-5Al合金在700℃～800℃纯氧气中的氧化行为。合金在2种温度下的氧化行为较为类似，经过初始阶段的快速氧化反应之后，在锈层底部开始形成连续完整的保护性Al2O3薄层，防止了铝的内氧化和其它组元的进一步氧化，因此合金的腐蚀速率与初始阶段相比极大地降低了。与相应的Cu-5Al二元合金相比，10at％Ni的存在使得活泼组元Al由内氧化向外氧化转变更为困难。     

Ni含量对提高Zn-Ni合金在3.5%NaCl溶液中耐腐蚀性能的影响（I）：极化和阻抗研究

Zn在保护钢铁材料不被海水腐蚀方面发挥重要作用。Zn和Ni的合金化能改善它的耐腐蚀性能。通过Tafel曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究Zn?Ni合金在合成海水(3.5% NaCl,质量分数)中的腐蚀行为,并比较不同Ni含量(0.5%~10%,质量分数)合金和纯 Zn 的耐腐蚀性能。结果表明：Zn?Ni 合金的耐腐蚀性能优于纯 Zn,只有Ni含量为0.5%的合金除外。Ni含量为10%的合金具有最好的耐腐蚀性能,这是由于在合金中形成了γ-Zn3Ni 和γ-ZnNi相。但Ni 含量为0.5%的合金比纯Zn具有更高的腐蚀速率(更差的耐腐蚀性能)。     

纳米晶块体Fe-60Ni-15Cr合金的高温氧化行为

通过热压采用机械合金化(MA)法合成的合金粉末制备纳米晶块体Fe-60Ni-15Cr(MA)合金,并与粉末冶金(PM)法制备的常规尺寸Fe-60Ni-15Cr(PM)合金对比,研究两种合金在700~900℃、0.1 MPa纯氧中的氧化行为以及晶粒细化对其氧化行为的影响。结果表明:Fe-60Ni-15Cr(PM)和Fe-60Ni-15Cr(MA)合金的氧化动力学曲线均偏离抛物线规律。在相同温度下,纳米尺寸Fe-60Ni-15Cr(MA)合金的氧化速率明显低于常规尺寸Fe-60Ni-15Cr(PM)合金的。Fe-60Ni-15Cr(PM)合金表面没有形成保护性的Cr2O3膜,而是形成了由Fe的氧化物组成的外氧化膜和由Fe、Ni和Cr氧化物组成的内层,并有合金和氧化物相组成的混合内氧化形成。相反Fe-60Ni-15Cr(MA)合金表面则只形成了保护性的Cr2O3外氧化物膜。因此,晶粒细化有利于降低合金表面形成连续Cr2O3外氧化膜所需Cr的临界含量,促使合金能在较低的Cr含量下形成连续有保护性的Cr2O3外氧化膜。     

Cu-60Ni-10Al和Cu-60Ni-15Al三元合金在800℃的高温氧化行为

研究了Cu-60Ni-10Al和Cu-60Ni-15Al（at％）在800℃的氧化行为。2种合金在初始阶段氧化较快，但与相应的Cu-Ni二元合金相比，铝的存在使合金的氧化速率大为降低；随着完整的保护性Al2O3层形成，合金的氧化速率进一步降低。氧化24h后，Cu-60Ni-10Al氧化膜外层仍有铜镍氧化物存在，10at％Al不足以使合金得到完全保护；而Cu-60Ni-15Al氧化膜完全由Al2O3层组成。对于60at％Ni的Cu-Ni-Al三元合金，获得完全保护的最佳铝浓度在10at％～15at％之间。