溅射Al涂层对Ni基合金热腐蚀性能的影响

采用磁控溅射方法在镍基合金表面制备Al涂层并对部分试样进行真空扩散,研究其在900℃空气中涂敷25%NaCl+75%Na_2SO_4(质量分数)盐时的热腐蚀行为.采用SEM/EDX及XRD进行分析,结果表明:无涂层镍基合金形成了疏松、不完整的Cr_2O_3和NiO的混合氧化物,且发生了内硫化;具有Al涂层的镍基合金形成了完整的Al_2O_3和Cr_2O_3的混合氧化膜,并且氧化膜较薄,在一定程度上提高了合金的耐腐蚀性能;扩散退火后形成FeAl相,使涂层与基体具有更好的结合强度,腐蚀24 h后Al_2O_3膜保持完整,具有继续保护作用.     

TC4热浸铝高温氧化性能的研究

通过热浸铝和扩散退火在TC4合金表面制备钛铝合金复合涂层,研究该涂层在850℃和900℃的长时间高温氧化行为。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等技术手段,分析复合涂层在高温氧化前后的微观组织。研究结果显示,复合涂层分为中间层和扩散层,扩散层主要相是TiAl_3和少量Al_2O_3;热浸铝有效提高基体的高温氧化性,850℃循环氧化后试样表面形成一层Al_2O_3保护层,900℃循环氧化后试样表面形成一层由Al_2O_3和TiO_2组成的混合氧化物层。     

Al涂层对Ni基合金高温氧化性能的影响

为了研究Al涂层对Ni基合金高温氧化性能及氧化机理的影响,采用磁控溅射方法在Ni基合金表面制备了Al涂层,在600℃下对涂层进行了真空扩散退火和预氧化处理,并研究了涂层在1 100℃下的高温氧化性能.利用扫描电子显微镜和能谱仪分析了氧化膜的截面形貌及组成.结果表明,Ni基合金氧化动力学曲线近似服从抛物线规律,且合金的氧化增重最大.经过1 100℃高温氧化后,Ni基合金表面形成三层氧化膜,外层为Ni O、Cr_2O_3、Al_2O_3的混合氧化物和少量尖晶石氧化物,中间层主要为Ni的氧化物,内层为Al_2O_3.Al涂层试样的氧化增重相对较小,表明Al涂层在一定程度上提高了Ni基合金的抗氧化性能.     

磁控溅射CrAlSiN硬质膜层的高温抗氧化性能

采用磁控溅射方法在硬质合金表面制备CrAlSiN硬质薄膜,基于薄膜硬度、模量和相结构等关键本征特性优化制备工艺参数并对薄膜进行大气热处理;通过扫描电镜及能谱仪、X射线衍射仪、纳米压痕仪、激光共聚焦显微镜和蔡司金相显微镜等研究薄膜的抗氧化性能及热稳定性能。结果表明,当Si含量为8.06at.%时,薄膜的平均硬度和弹性模量值分别达到26.62GPa和446.78GPa.大气热处理700℃时薄膜表面出现Cr的氧化物相并伴生裂纹;800℃时Cr_2O_3衍射峰减弱,裂纹密集且发现基体氧化物;900℃时出现了Cr_3O_4和Al_2O_3相,薄膜显著开裂并加速氧化;1000℃时氧化物相结构趋于单一化,薄膜彻底失效。     

Y_2O_3含量对机械合金化Fe-15Cr合金循环氧化行为的影响

采用机械合金化及热压法制备Fe-15Cr、Fe-15Cr-0.8Y_2O_3和Fe-15Cr-3Y_2O_3合金,研究不同Y_2O_3含量对Fe-Cr合金在900℃空气中循环氧化行为的影响.结果表明:Fe-15Cr合金实验1 h氧化膜就有严重的剥落现象,循环氧化9 h后,试样已经几乎完全被氧化;Fe-15Cr-0.8Y_2O_3的氧化质量增量明显大于Fe-15Cr-3Y_2O_3的质量增量,Fe-15Cr-3Y_2O_3的抗高温循环氧化性能最好.Fe-15Cr-0.8Y_2O_3合金的氧化膜主要分为两层,外层主要由Fe_2O_3组成,内层主要由复合氧化物FeCr_2O_4组成,在与基体连接处,存在不连续的Cr_2O_3.Fe-15Cr-3Y_2O_3合金的氧化膜可分为两层,外层主要为Fe_2O_3,厚度较Fe-15Cr-0.8Y_2O_3合金薄;内层比较致密,主要由复合氧化物FeCr_2O_4组成,内层与基体结合良好,结合处零星有富集的Cr_2O_3.Y_2O_3的添加可有效提高Fe-15Cr合金的抗循环氧化能力,其中Fe-15Cr-3Y_2O_3合金好于Fe-15Cr-0.8Y_2O_3合金.     

加热温度对铸态Ti1100氧化及表面形貌的影响

研究了铸态Ti1100在不同温度下保温5小时的氧化增重和表面形貌.结果表明,随着加热温度的升高,铸造Ti1100氧化加重.300℃基本不氧化;500℃-700℃,Ti1100试样增重0.28-0.62%;1100℃氧化增重严重,达到12.73%;钛的氧化增重为吸氧.用JSM-6360LV型扫描电子显微镜观察试样表面形貌,300-600℃氧化膜极薄且致密;700℃试样表面有少量的氧化腐蚀坑,表面较致密;900℃试样表面有较多的突起氧化层,表面不致密;1100℃氧化层为板片状TiO2.氧化过程为高温时,氧化膜晶粒粗大变得疏松,氧通过氧化膜扩散进基体.     

Al-Si共渗涂层对1Cr18Ni9Ti不锈钢氧化行为的影响

采用料浆法与真空扩散相结合的方法在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备Al-Si渗层,并研究其在1 000℃空气中的氧化行为.利用带能谱的扫描电镜(SEM/EDS)对氧化产物的显微组织形貌进行观察与分析.结果表明:无涂层不锈钢在1 000℃空气中的氧化动力学曲线遵循直线规律,表面产生了疏松、不完整的氧化膜,且局部存在裂纹,与基体的黏结性能差,经EDS分析可知氧化膜的主要成分为Cr_2O_3以及Fe_2O_3等氧化物,抗氧化性能差.渗Al-Si涂层不锈钢在氧化前期比无涂层不锈钢氧化增重大,主要是由于产生了Al_2O_3保护性膜,氧化后期氧化增重明显降低,氧化动力学曲线呈现抛物线规律,并且产生了Al_2O_3保护性膜,厚度约为8μm,与基体的黏附性能好,可有效阻止氧化反应的进一步发生,提高不锈钢的抗氧化性能.     

Fe-Ni-Al合金在900℃时的氧化行为研究

为了提高Fe-Ni合金的抗氧化性能,采用熔铸法制备了50Fe-40Ni-10Al三元合金,采用增重法研究了其在900℃空气中的高温氧化行为.利用XRD、SEM和EDS对氧化膜进行了表征.结果表明:氧化过程满足抛物线规律;经过开始时的快速氧化后,在氧化膜底部生成了一层连续完整的Al2O3膜,阻止了Al的内氧化及其他金属的氧化,氧化速度显著降低;氧化产物以Fe2O3、Fe3O4为主,含有少量的Al2O3以及尖晶石型氧化物AlFe2O4;Fe2O3和Al2O3形成了固溶体;氧化进行过程中Al2O3的含量逐渐上升.所得合金具有良好的抗氧化性能,基本满足作为惰性阳极材料的要求.     

Super304H钢在水蒸气环境下700℃的氧化行为

为了认识Super304H钢在水蒸气环境中的氧化行为,设计了1组供货态Super304H在700℃水蒸气环境下的5~8h的氧化模拟实验.在氧化之后利用扫描电子显微镜(SEM)观察氧化膜的结构和能谱(EDS),分析了膜层不同位置点的成分,另外采用mapping功能从截面分析了氧化层中O、Cr、Fe、Ni、Cu元素的分布情况,同时采用XRD分析了氧化层中的具体物相.结果表明:氧化层为双层结构,内外氧化层界面为原始界面,内层氧化膜致密,外层氧化膜疏松,在内层与基体之间存在有保护作用的Cr_2O_3氧化层.内层氧化膜富含Cr、Ni,而外层氧化膜富含Fe,结合XRD结果可知:外层氧化物主要为Fe_2O_3、Fe_3O_4,内层氧化物为Cr_2O_3、NiO.     

35碳钢Cr-Ti共渗及Al-Ti共渗层的高温氧化行为

用循环氧化法测定了35钢Cr Ti及Al Ti共渗层的抗高温氧化性能.Cr Ti共渗层内侧富集的Ti以稳定的TiC形式存在,阻碍了表层富集的Cr向内层扩散,在700、800℃×96h条件下的抗高温氧化性能与0Cr18Ni9不锈钢接近.Al Ti共渗层内侧富Al,外侧富Ti.但经24h氧化加热后,Al、Ti元素的分布发生逆转,Al向表面富集,而Ti在渗层内侧富集并形成TiC,使氧化增重速率明显下降.如果以24h氧化加热后的氧化增重速率为比较标准,Al Ti共渗层在900℃×96h的抗高温氧化性能优于Cr Ti共渗.     

Y_2O_3含量对机械合金化Fe-20Cr合金循环氧化行为的影响

采用机械合金化及热压烧结技术制备Fe-20Cr、Fe-20Cr-0.8 Y_2O_3和Fe-20Cr-3Y_2O_3合金,研究Y_2O_3对Fe-Cr合金在900℃空气中循环氧化行为的影响.结果表明:Fe-20Cr合金氧化质量增量最大,Fe-20Cr-0.8Y_2O_3合金氧化质量增量其次,Fe-20Cr-3Y_2O_3氧化质量增量最少,抗高温循环氧化性能最好;Fe-20Cr合金氧化100 h后,试样几乎完全被氧化;Fe-20Cr-0.8Y_2O_3合金的氧化膜分为3层,外层主要为Fe2O3,中间层主要为Fe Cr2O4,内层主要为Cr2O3;Fe-20Cr-3Y_2O_3合金的氧化膜也分为3层,外层明显比Fe-20Cr-0.8Y_2O_3致密,空洞直径比较小,数量也比较少;Y_2O_3的添加可有效提高Fe-20Cr合金的抗循环氧化能力,其中Fe-20Cr-3Y_2O_3合金好于Fe-20Cr-0.8Y_2O_3合金.     

炮钢表面电火花沉积NiCrAlY涂层的氧化行为

针对火炮身管在服役过程中发生的内膛氧化现象,利用电火花沉积技术在炮钢表面沉积NiCrAlY涂层,研究NiCrAlY涂层在900℃空气中的氧化行为。采用不连续称重法测定涂层的氧化动力学曲线,利用SEM/EDS、XRD表征涂层氧化前后的微观形貌、成分与相组成。结果表明:涂层由Al_3Ni_2和γ-Ni组成,与基体形成牢固的冶金结合;涂层在900℃空气中氧化100h的动力学曲线符合抛物线规律,氧化100h增重仅为0.946 mg/cm~2,极大地提高了CrNi3MoVA钢基体的高温抗氧化性能;经900℃空气氧化100h后,涂层表面形成连续、致密、粘附性良好的θ-Al_2O_3和α-Al_2O_3氧化膜。     

一种含Ti镍基合金在950℃的恒温氧化行为

用热重分析法测定了氧化动力学曲线,并采用XRD和SEM/EDAX等手段,研究了一种镍基合金950℃的高温氧化行为。结果表明,在950℃氧化初期,合金的氧化质量增重较快,随着氧化时间延长,氧化质量增加的速率逐渐降低,氧化动力学曲线符合抛物线规律,氧化膜出现少量剥落。合金表面氧化膜由三层组成,外氧化层为TiO2,中间层氧化物为Cr2O3、NiCr2O4、CrTiO3和NiAl2O4,内氧化层氧化物为Al2O3.     

碳化硅纳米晶须的制备及热稳定性研究

以石墨粉和硅粉为原料,在1 550℃下,采用碳热还原法制得碳化硅纳米晶须.X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜( FE-SEM)表明,产物主要由3C-SiC纳米晶须和颗粒组成,晶须直径为100～150 nm,长度为5～15μm.在空气气氛中的热重分析(TGA)实验显示,温度高于400℃时,产物质量逐渐增加,温度至800℃时质量增加了约1％,增重现象为SiC纳米晶须的氧化所致.产物经1 100℃氧化后的XRD表明,SiC被部分氧化生成了无定形二氧化硅.空气气氛中,产物在700、900、1 100℃的热稳定性实验表明,在l 100℃时,SiC纳米晶须形貌发生了较大变化,其表面出现熔融并粘连在一起.高温下的氧化反应是导致晶须形貌变化的主要原因.     

空气气氛中二氯甲烷的高温氧化特性

利用管式流动反应器研究了在常压空气中二氯甲烷的高温氧化特性,实验温度为700～1 000   ℃,停留时间为1.5～2.5 s.结果表明,当温度低于800 ℃时,停留时间显著影响二氯甲烷的氧化产物分布;当温度高于800 ℃时,二氯甲烷的氧化产物分布主要受温度影响.二氯甲烷首先被氧化为CO和HCl,然后CO在HCl的抑制作用下被缓慢氧化.分解二氯甲烷的适宜温度为900～1 000 ℃.当温度低于900 ℃时,仅通过延长停留时间不能把CO充分氧化为CO₂;温度超过1 000 ℃会促进HCl的分解,增加Cl₂的生成量.     

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.     

TiAl合金电弧喷涂Al涂层的高温氧化性能

为了提升TiAl合金的高温抗氧化能力,采用电弧喷涂工艺在TiAl合金表面制备了纯铝涂层,并分别在900℃和1 000℃进行了恒温氧化试验.通过绘制氧化动力学曲线,对比了有无涂层试样的抗氧化性能.运用SEM、EDS、EPMA和XRD分析其氧化前后涂层的微观形貌、成分组成、元素分布和相组成.结果表明：纯铝涂层均匀致密、无裂纹.在900℃空气中氧化100 h后,涂层表面形成了致密的Al₂O₃氧化膜,次表层为TiAl₃相,扩散层为TiAl₂相.在1 000℃空气中氧化100 h后,涂层表面氧化膜由Al₂O₃和少量TiO₂组成,次表层为TiAl₃相,扩散层为TiAl₂相.电弧喷涂铝涂层提高了TiAl合金的高温抗氧化能力.     

基于箔带材Ni-Ti合金的真空热压工艺研究

利用Ti箔(厚0.04 mm)和Ni箔(厚0.02 mm)交替叠加，并采用真空热压法制备Ni-Ti合金. 结果表明：在温度700℃，压力12.5MPa，保温1h工艺条件下制备的Ni-Ti合金中存在明显的扩散层，界面处生成金属间化合物TiNi和Ti3Ni；当压力和保温时间不变，温度为850℃时，制备的合金中Ni，Ti之间充分扩散；在850℃时制备的试样在900℃进行2?h固溶处理后，硬度达到474HV，随后在低温500℃进行2h时效处理，硬度降低为418HV.     

Y_2O_3对Ni-20Cr合金1000℃高温腐蚀行为的影响

研究加入不同含量Y_2O_3的MANi-20Cr合金在1 000℃时的高温氧化行为.研究表明:随着Y_2O_3含量的增加,MANi-20Cr合金晶粒更加细化,抗氧化能力明显增强,并在MANi-20Cr合金表面生成单一的Cr2O3氧化膜,Y_2O_3的加入有效地抑制了合金的内氧化.     

加热扩散对电弧喷涂Al涂层的影响

为了提高Al涂层的抗高温氧化性及硬度,采用电弧喷涂方法在Q235碳钢基体上制备了Al涂层.结果表明,经过加热扩散处理后Al涂层和基体之间形成了扩散层.涂层厚度、加热温度与加热时间对扩散层具有一定影响.当加热温度为800℃和900℃时,Al涂层主要形成相为Fe Al、Fe Al2、Fe Al3和Fe2Al5.经过加热扩散处理后Al涂层具有优良的抗高温氧化性,且平均硬度相比未经加热扩散处理的Al涂层提高了10倍以上,利用扩散系数求出的扩散层深度与实际扩散层深度相近.