K444铸造镍基高温合金的高温氧化行为

为了研究燃气轮机叶片材料K444铸造镍基高温合金的高温氧化性能,研究了K444铸造镍基高温合金800℃及850℃恒温氧化动力学及氧化机制.采用x射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱仪分析了K444合金氧化产物、氧化膜形貌及成分.结果表明：在实验条件下K444合金氧化动力学遵循抛物线规律.在高温氧化期间,K444合金表面氧化膜无明显剥落.氧化膜主要由Cr₂O₃组成,含有少量的NiCr₂O₄及TiO₂.氧化膜呈多层结构：外层较薄,膜质疏松,孔隙较多,是以TiO₂为主的不连续氧化物膜层;中间层是以Cr₂O₃为主的连续致密保护性氧化物膜层,其中含有少量的NiCr₂O₄及TiO₂;内氧化层以Al₂O₃为主.     

Cu-Si合金的高温氧化行为

通过氧化动力学曲线的测定以及对氧化膜形貌和构成的分析,研究Cu-0.6Si和Cu-3.6Si合金在800℃、0.1MPa纯氧气条件下的高温氧化行为.结果表明:两合金氧化24 h后形成的氧化膜结构依次为CuO,Cu_2O,Cu_2O和SiO_2的混合氧化物,均未形成连续的SiO_2氧化膜.随着Si含量的提高,合金氧化膜内层SiO_2含量明显提高,这有利于通过限制合金元素和氧的扩散提高合金的氧化抗力.Cu-3.6Si合金较Cu-0.6Si合金氧化膜内孔洞减少,致密度增加,这得益于SiO_2对合金氧化膜内孔洞的补偿.SiO_2对Cu较大的PBR值是两种合金氧化膜容易开裂的重要原因.     

K44铸造镍基高温合金800 ℃氧化行为的研究

用静态增重法研究K44铸造镍基高温合金800 ℃氧化动力学.结果表明,K44合金的氧化动力学遵循抛物线规律,属于完全抗氧化级.利用X射线衍射、能谱分析确定K44合金氧化膜的组成以Cr2O3为主,含有NiCr2O4及TiO*TiO2.在高温氧化期间,K44合金发生了内氧化.     

新型镍基高温合金的高温氧化行为研究

新型镍基高温合金是一种能够高温下能够保持良好强度、抗燃的金属材料,被广泛应用在工业领域之中.但目前对于新型镍基高温合金的研究大多是在材料稳定性、耐腐蚀等方面,很少有涉及高温氧化性行为的研究.所以本文详细阐述了一中新型镍基高温合金的高温氧化行为的研究方法.     

热处理后Zr-4合金高温氧化行为研究

为了了解马氏体态Zr-4合金的高温氧化性能,以热处理后马氏体态的Zr-4合金为研究对象,利用热分析天平,采用动态连续称重法对Zr-4合金分别在450℃水蒸气、500℃水蒸气和500℃空气条件下进行氧化试验,对其氧化动力学规律进行了分析,利用扫描电子显微镜和能谱分析仪对氧化层的形貌和成分进行了观察分析.试验结果表明:Zr-4合金在450℃水蒸汽、500℃的水蒸气和500℃空气条件下的氧化动力学符合抛物线规律y=a+btc,随着氧化时间的延长,氧化速度减慢;氧化温度升高,氧化速度增快.在氧化220h后会形成厚度均匀的氧化膜,厚度分别为10.8μm、35μm和47.7μm;氧化膜表面有部分破裂和脱落;氧化膜主要含Zr和O元素,从氧化膜外表面到基体,O元素含量逐渐降低,Zr元素含量逐渐增加.     

合金元素对TiAl合金高温氧化行为的影响

研究了合金元素Nb、Cr、Ag元素对TiAl合金900℃在空气中的高温氧化性能的影响．高温氧化试验存热天平上进行．结果表明，Ti-46．5Al-5Nb合金在900℃形成的氧化膜具有与TiAl合金同样的分层结构，不同之处在于本研究合金形成连续的保护性Al2O3内阻挡层，从而使膜的增长速率相对TiAl合金有所下降．Ti-48Al-8Cr-2Ag在900℃氧化形成连续的保护性Al2O3层，它的抗氧化性优于Ti-46．5Al-5Nb从氧化机理分析了合金相同条件下氧化程度不同的原因．     

K438高温合金Al-Si涂层的高温氧化表面形貌分析

为提高航空发动机使用寿命,航空发动机涡轮机叶片表面均采用防护涂层技术,以提高基体合金的抗高温氧化腐蚀性能.采用热扩散的方法,在K438镍基高温合金表面制备了Al Si涂层.依据GB/T13303 91标准,对制备了Al Si涂层的K438高温合金进行了1 000℃×500h高温氧化性能试验.用XL 300FEG扫描电镜对氧化后的涂层表面进行观察分析,分析结果表明,K438高温合金表面的Al Si涂层,在高温氧化过程中已转变成连续致密的αAl2O3 氧化膜,该氧化膜无裂纹、剥落发生,可有效地阻止氧原子的渗入.涂层中Si元素的加入,能有效地阻止涂层元素与基体元素的互扩散,起到了扩散障的作用,延长了涂层的退化周期,使涂层获得了优良的抗高温氧化性能.     

M5和Zirlo合金高温水蒸气氧化行为研究

为了给实际应用中国产M5、Zirlo合金的安全和寿命提供理论依据.文中通过对国产M5和Zirlo合金在高温高压水蒸气下进行1 000h的氧化试验,分析氧化动力学,结合扫描电镜和能谱分析仪观察试样氧化产物的微观形貌和成分变化,研究其在高温高压水蒸气环境下的氧化行为.在室温下对不同氧化时长的M5和Zirlo合金进行环向拉伸试验,分析其力学性能以及观察断口形貌.试验结果表明:M5和Zirlo合金氧化动力学方程分别为w_(M5)=0.001t~(0.766 1),R=0.935 15以及w_(Zirlo)=0.000 58t~(0.399 3),R=0.808 34.Zirlo合金1 000h单位面积氧化增重为0.008 4mg·mm~(-2),远小于M5合金0.21mg·mm~(-2).M5合金随着氧化时长的增加试样表面被针状的氧化产物完全覆盖,Zirlo合金随着氧化时长增加针状氧化产物增加至1 000h未完全覆盖试样表面.M5合金表面O元素比例随氧化时长增加逐步增大,Zirlo合金表面O元素随着氧化时长增加变化不大.Zirlo合金抗氧化性能优于M5合金.M5在氧化1 000h内强度影响不大,Zirlo合金的强度随着时间的延长有所下降,M5和Zirlo合金的伸长率和断面收缩率随着氧化时间的延长均有所下降,Zirlo合金的伸长率和断面收缩率都小于M5合金,氧化后M5合金的塑性优于Zirlo合金.两者的拉伸断口均为微孔聚集型断裂,断裂类型为韧性断裂.M5合金的力学性能较Zirlo合金更稳定.     

DZ4定向凝固合金的抗高温氧化行为研究

为了满足航空发动机热端关键零部件的高温使用性能,依据GB/T13303-91和HB5258-2000标准,对DZ4定向凝固合金进行了1 100℃、300 h高温氧化性能试验,对试验数据进行了分析,绘制了氧化动力学曲线.用MX2600FE型扫描电镜及能谱仪对其表面形貌、截面组织形态、相组成等进行了观察与测量.实验结果表明:DZ4定向高温合金在1 100℃、300 h氧化过程中,氧化膜组成主要为NiO、α-Al2O3 Ni(Cr,Al)2O4,氧化膜是连续完整和致密的,在氧化的后期,氧化膜表层有轻微的剥落,且未观察到氧化膜内侧发生内氧化.其氧化动力学曲线符合抛物线规律,其氧化速率K＜0.1,氧化性能评定属于完全抗氧化.     

Fe-23Mn-2Al-V合金的高温氧化行为研究

研究了Fe-23Mn-2Al-V低磁钢在不同氧化温度和不同氧化时间的氧化规律,分别使用金相显微镜、扫描电镜和电子探针对合金的氧化程度、氧化产物、氧化层结构、氧化层元素分布等进行深入分析.实验结果表明,较低氧化温度时,合金表面形成连续致密的氧化层,提高了合金的抗氧化性能.提高氧化温度和增加氧化时间,会加速合金的内氧化及晶间氧化,导致氧化层厚度和晶界氧化程度加重.高温氧化时,氧化层分外氧化层和内氧化层两个区域,内氧化层深度大于50μm,主要由α-Fe、ε-Fe、γ-Fe、MnAl2O4和AlN组成.热轧板表面微裂纹主要起源于表面严重的晶界氧化,并在热轧过程中开裂扩展.     

不同含量的活性元素钇对K38高温合金1000℃氧化行为的影响

研究添加不同含量活性元素钇（Y）的K38铸造高温合金在1 000℃的氧化行为.结果表明：不添加活性元素Y合金的氧化质量增加明显高于含Y合金.不添加Y的合金和添加0.05%（质量分数,以下同）Y的合金发生了内氧化,内氧化物为Al2O3和TiN.而含0.1%和0.5%Y的合金没有内氧化发生,Y促进了Al的选择性氧化.当Y含量达0.5%时,合金中析出富Y相,降低了合金的氧化抗力.     

K3625高温合金微观组织的研究

实验合金为通过真空感应炉冶炼的不同Al、Ti和B含量的K3625合金。采用扫描电子显微镜(SEM)观察固溶态IN625合金微观组织,用能谱仪(EDS)和透射电镜(TEM)对合金进行析出相鉴定,并研究Al、Ti和B元素的添加对合金微观组织的影响。结果表明:K3625合金铸态凝固组织为树枝晶结构,一次和二次枝晶都比较明显,没有三次枝晶;合金中析出的第二相都是富含Nb元素的MC。添加0.2%Al和0.2%Ti元素对合金枝晶组织和析出相影响很小;而添加0.04%B元素能够促进二次枝晶臂的生长,增大二次枝晶间距。     

2520不锈钢的高温氧化行为研究

采用静态增重法测定2520不锈钢在高温条件下的氧化动力学,运用X射线衍射测定氧化物类型,运用扫描电镜（SEM）观察不同氧化时间形成的氧化膜的形貌,通过能谱分析（EDS）氧化膜的成分,研究2520不锈钢的高温氧化行为.实验结果表明,氧化物类型主要为Fe2O3,且氧化物类型随温度的升高而变化.在氧化初期,氧化物中富Fe,氧...     

Si含量对熔炼Fe-Si合金高温氧化行为的影响

为了揭示Si元素含量对合金高温氧化行为的影响机制,采用电弧熔炼(CA)方法制备3种成份的Fe-Si合金(CA Fe-0.5Si、CA Fe-1Si和CA Fe-3Si),采用Zry-2P综合热分析仪研究了它们在900～1000℃纯O2中的高温氧化行为.动力学分析表明:随着温度的升高,相同成份的Fe-Si合金氧化速度明显提高;相同温度下随着Si含量的增加,Fe-Si合金的氧化速度明显下降.X射线衍射、扫描电镜和能谱分析表明:3种成份的Fe-Si合金氧化后均形成了Fe2O,3→Fe3O4 FeO→FeO→FeO SiO2结构的氧化膜,均未形成连续的SiO2保护膜.     

改型K417L镍基高温合金的热疲劳行为

利用开有V形缺口的平板试样,研究了两种不同成分的改型K417L镍基铸造高温合金在最高温度为1100℃,最低温度为室温的热循环下的热疲劳行为.通过光学显微镜和扫描电镜观察合金的组织和热疲劳裂纹形貌,研究热疲劳损伤机制.结果表明:晶界及显微组织的差异是造成改型合金热疲劳性能劣于原K417L合金的主要原因;改型合金的热疲劳主裂纹主要从V形缺口处萌生,主裂纹和二次裂纹都沿晶界扩展,裂纹沿着或穿过MC碳化物,高温氧化是影响裂纹生长的主要因素.     

K4104高温合金Al-Si涂层耐腐蚀性能研究

为提高航空发动机叶片抗高温氧化性能,通过热扩散的方法,在K4104镍基高温合金表面制备了铝化物Al-Si涂层,经1000℃×200 h高温腐蚀氧化性能试验.利用扫描电子显微镜及能谱对涂层进行了表层形貌、截面组织形态观察及成分测试.试验结果表明,K4104镍基高温合金表面Al-si涂层在长时间的高温氧化过程中已转变成完整致密的α-A12O3氧化层和富铝的fl-NiAl和富镍的β-NiAI化合物层,且与基体合金的粘附性良好.改性的铝化物涂层中Si元素的适量加入和合理分布能有效地抑制β相的生长,促进M6C型碳化物的形成,固结了W、Mo等元素,延长涂层的退化速度,使涂层获得更佳的抗高温腐蚀氧化性能.     

稀土元素对Ni-Cr-Al合金高温氧化影响机理的研究

采用第一性原理赝势平面波方法,通过Materials Studio软件中的Castep模块,建立Al2O3晶胞,稀土元素Y的加入有助于控制Al2O3或Cr2O3的生长速度,减少氧化薄膜和基体间形成空洞,从而提高氧化薄膜的粘附性.稀土元素La的加入与S形成化合物,消除S对基体产生的不良反应,改善了氧化薄膜的粘附性.     

K435镍基铸造高温合金的拉伸性能研究

采用真空感应炉熔炼制备K435镍基铸造高温合金并通过热处理对该合金进行组织优化;系统研究温度对该合金拉伸性能及断裂过程的影响。结果表明:合金的抗拉强度和屈服强度在900℃以下变化不大,900℃以上,二者急剧下降;而塑性在室温至800℃之间基本平稳,温度高于800℃塑性增加,但在900℃左右又出现一个低谷;合金的断裂方式在室温到800℃时为解理兼微孔聚集型的混合型断裂,温度高于800℃时,合金表现出微孔聚集沿晶型断裂,呈典型的韧性断裂状态。