一种镍基合金在900和1000℃的高温氧化行为

采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)及能谱(EDAX)等方法,研究了Cr5.0 Co8.0 Mo0.9W5.5 Ta7.4 Al6.0 Re4.2合金在900和1 000℃的氧化行为。结果表明,氧化动力学曲线遵循氧化初期氧化增重速率较快,氧化期间氧化动力学曲线呈波浪式变化,且呈现氧化温度越高波浪式越明显的特征。在900℃氧化300 h后合金表面氧化物膜分为3层,外层为Ni O、Ni2Cr2O4、Ni2Co O4和Cr Ta O4;中间层为平直的Al2O3层,内氧化层为Al2O3,氧化期间,分布在外层的Cr Ta O4抑制基体中Al向外扩散,并抑制氧化膜的生长,使氧化速度降低。1 000℃时合金表面的氧化物膜分为2层,外层为Ni O、Ni2Cr2O4、Ni2Co O4和Cr Ta O4;内氧化层为Al2O3。在900和1 000℃氧化期间,合金均发生元素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,随氧化温度升高,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。     

Co-Al-W基高温合金发展概述

传统Co基高温合金的强化机制为固溶强化与碳化物强化,强化效果弱于Ni基高温合金中的有序相γ'强化,从而使得Co基高温合金的应用受到限制。直到2006年,在Co-Al-W三元相图中发现稳定的L12相——Co3(Al,W),这种新型γ'相强化的Co-Al-W基高温合金有以下特点:(1)含Ta合金熔点高于Waspaloy合金;(2)硬度与屈服强度不低于Ni基高温合金;(3)γ/γ'两相之间的晶格错配度与Ni基高温合金在数值上接近,符号上相反,而正的晶格错配度更有利于蠕变性能。综上所述,Co3(Al,W)相的发现为Co基高温合金的发展开辟了新道路。自2006年以来,针对Co-Al-W基高温合金的组织与性能进行了大量研究。Co-Al-W基高温合金的微观组织为γ/γ'两相,此外还会存在一些二次相,其中包括富集Al和Ti元素的B2-CoAl相、富集难熔元素的拓扑密堆相m-Co7W6以及易在时效过程析出的c-Co3W相。这些二次相通常在晶界析出,容易成为裂纹的发源地,同时会弱化固溶强化效果,对合金的高温性能不利。虽然Co-Al-W基高温合金得到了立方形态的γ'相共格析出,但由于γ'-Co3(Al,W)相高温稳定性差,需要对其进行合金化,因此,这种γ'相强化的Co基高温合金正在由简单的Co-Al-W三元合金发展成为复杂的多元合金。综合来看,主要添加的合金化元素有Ta、Ti、Nb、V、Mo、Ni和Cr。其中,γ'相形成元素包括Ta、Ti、Nb、V、Mo,这些元素的分配系数均大于1,且能有效提高γ'相固溶温度与体积分数; Cr、Fe、Re的分配系数小于1,是γ相形成元素,添加后均降低γ'相固溶温度,其中Cr会提高γ'相的体积分数。众多合金元素中,Cr、Mo和Ni元素的过量添加会降低γ/γ'两相间的晶格错配度,从而改变γ'相形态甚至破坏γ/γ'两相组织。合金的组织与性能密切相关,γ/γ'两相、γ'相为立方形态且γ'相高温稳定性高的合金具有优异的性能。Co-Al-W基高温合金的流变应力随温度变化分为三个阶段:首先随温度升高而降低;然后随温度升高而异常升高;最后再次随温度升高而降低。故而存在峰值温度与峰值强度,Co基高温合金多应用在峰值温度下,以便获得最高的屈服强度。此外,由于Co-Al-W基高温合金中γ/γ'两相晶格错配度为正,在蠕变过程中会出现平行于拉应力的筏化,对合金的高温性能有利。除了Ta、Ti等元素能强化合金外,少量B元素的添加有晶界强化作用,可以提高合金的力学性能。添加Cr元素的Co-Al-W基高温合金在高温氧化过程中会形成三层氧化层,分别是最外层的Al_2CoO_4、富Cr并含有Cr2O和Cr2O3的中间层以及最内层的Al_2O_3。其中Cr_2O_3和Al_2O_3氧化层均致密且具有保护作用,可显著提高合金的抗氧化能力。本文简单介绍了Co-Al-W基高温合金的发现与发展,综述了近年来Co-Al-W基高温合金的研究现状,并指明了未来Co基高温合金的发展方向。     

Ni-Cr-Ta-Al-Co-Mo合金在900℃和1000℃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Ni12.59Cr6.74Ta4.04A15.16Co1.35Mo6.29W合金在900℃和1000℃的高温氧化行为。结果表明,在氧化初期合金的氧化质量增加较快,随着氧化时间的延长质量增加的速率逐渐降低,其氧化动力学曲线符合抛物线规律。在9...     

GH3535合金在700℃和900℃的氧化行为

用热重法研究了GH3535合金在700,900℃空气中的恒温和循环氧化行为。结果表明,GH3535合金的抗氧化性能取决于氧化温度和氧化方式。在恒温氧化条件下,GH3535合金具有较高的高温抗氧化性能;在循环氧化条件下其氧化性能恶化,在900℃氧化时出现加速氧化现象,氧化皮脱落严重。X射线衍射与能谱分析表明,GH3535合金在700℃和900℃恒温氧化500 h的氧化膜由Cr2O3,Mn O2,以及尖晶石Ni Mn2O4,Ni2Si O4和Fe Cr2O4组成,在700℃循环氧化产物中出现了Mo O2,Ni Fe2O4,Ni Cr2O4,而在900℃氧化产物中出现了Ni Mo O4。保护性氧化层的开裂和剥落及大量Mo元素持续参与氧化,是造成GH3535合金循环氧化性能恶化的主要原因。     

多孔NiTi记忆合金化学氧化和热氧化表面改性的对比研究

研究了多孔NiTi记忆合金在H2O2＋HCl溶液中的低温化学氧化过程和500℃的高温热氧化过程。通过对比分析2种表面氧化处理后合金表面氧化膜的形貌、Ni/Ti比及膜层生长动力学曲线,探讨了多孔NiTi合金表面和孔内氧化膜的生长特点。结果表明,利用2种表面氧化技术在合金表面和孔内获得的氧化膜Ni含量均明显低于基体,且合金孔内氧化膜Ni含量低于表面氧化膜;多孔NiTi合金孔内的氧化对于与氧亲和力弱的Ni而言更加困难,孔内氧化膜的生长速率低于表面氧化膜的生长速率。     

超声强化废SCR催化剂浸出V和W的研究

废SCR催化剂的V和W的回收再利用具有巨大的社会、环境和经济效益。研究了碳酸钠焙烧-水浸法回收废SCR催化剂中的V和W,并引入超声波对浸出过程进行强化,同时还考察了超声时间、液固比、超声功率对超声浸出率的影响。结果表明,相对于常规搅拌浸出,超声强化提高了V和W的浸出率,缩短了浸出时间,超声浸出3 min时V的浸出率为76.92%,W的浸出率为69.87%,比常规搅拌条件下的分别提高23.08%和2.59%。超声强化浸出最佳工艺条件为超声时间90 min,液固比12∶1,超声功率500 W,最终V和W的浸出率分别为89.01%和96.05%。废SCR催化剂的V、W的溶解动力学符合Stumm方程,其中V的溶解反应属于一级反应,W的溶解反应属于二级反应。     

铼对镍基单晶高温合金恒温氧化行为的影响

采用不连续增重法研究了Re对一种镍基单晶高温合金1000℃恒温氧化行为的影响,采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射分析仪(XRD)对样品的组织进行了观察。结果表明,两种合金生成的氧化膜成分相似,都生成了以含Cr、Ti氧化物为主的外氧化层、Al_2O_3内氧化层以及含有TiN的内氮化层。但二者氧化速率及氧化层结构存在较大差异,含Re合金的氧化速率较慢,Al_2O_3层较完整且TiN数量较少。Re的作用机理在于它提高了合金中Cr的活度,增大氧化膜中Cr_2O_3的含量,加快Al的选择性氧化,促进合金氧化膜内部连续Al_2O_3层的形成,抑制合金内部氮化物的生成,提高长期氧化下氧化膜的稳定性。     

多孔NiTi合金的化学氧化处理表面改性研究

在H2O2+HCl溶液中对多孔NiTi合金进行了化学氧化处理表面改性。利用EPMA、SEM、原子吸收光谱对合金表面氧化膜的组成、形貌及化学氧化处理前后的Ni离子释出进行了研究。结果表明,经过H2O2+HCl溶液化学氧化表面处理后合金表面Ni含量显著降低,在生理盐水中的Ni释放速率明显下降;H2O2+HCl溶液浓度和氧化时间均对合金表面氧化膜的生长有较大影响。     

新型Cr19Ni28Ti合金空气中高温氧化的研究

利用增重法研究了新型Cr19Ni28Ti合金在700、800和900℃空气中的高温氧化行为,绘制了高温氧化动力学增重曲线,并利用XRD、SEM和EDS对氧化膜进行了表征。结果表明,700、800和900℃氧化增重分别为0.07、0.1和0.45mg/cm2,具有良好的抗氧化性;高温氧化动力学曲线符合抛物线规律。700℃氧化100h的氧化膜主要由Mn1.5Cr1.5O4、Fe(Ni)Cr2O4和Cr2O3组成;800℃氧化后增加了产物Fe2.95-Si0.05O4;900℃氧化Ti已经开始向金属表面扩散,并与氧发生反应,生成了TiO2。     

0Cr18Ni10Ti不锈钢热浸镀铝及高温扩散后的高温氧化行为

为提高0Cr18Ni10Ti不锈钢的抗高温氧化能力,采用熔剂法在0Cr18Ni10Ti不锈钢表面制备热浸镀铝层,并经950℃、2 h高温扩散。采用SEM、EDS对热浸镀铝高温扩散试样及不锈钢试样900℃氧化不同时间的表面、截面进行了形貌观察及成分分析。结果表明:镀铝高温扩散试样的氧化动力学曲线较平缓且氧化增重较小;0Cr18Ni10Ti不锈钢经900℃、100 h氧化后表面主要由Fe2O3组成,氧沿晶界向内扩散产生内氧化;镀铝高温扩散试样900℃氧化期间,表面主要由Al2O3氧化膜组成,有效地阻止了合金元素与氧的互扩散,Ni元素在Fe Al层与Al固溶层富集阻碍了Fe Al合金层Al向基体扩散,使镀铝高温扩散试样Fe Al合金层经900℃、100 h氧化后Al元素贫化量较少。镀铝高温扩散试样900℃、100 h下的抗氧化性能优于0Cr18Ni10Ti不锈钢。