SiC/MoSi2复合材料500℃氧化行为研究

研究了不同SiC体积分数（30%-50%）的SiC/MoSi2复合材料低温500℃的氧化性能。结果表明：SiC/MoSi2复合材料在低温（500℃）时具有优异的抗氧化性能,氧化500h没有发生氧化粉化现象。复合材料的氧化增重随SiC体积分数的增加而减少。复合材料表面的抗氧化保护层均匀致密,材料内部缺陷少,材料内部晶界没有发生Mo与Si的氧化,材料的抗低温氧化性能得到显著提高。     

单晶高温合金热障涂层的循环氧化行为

在Ni基单晶高温合金基体上，采用磁控溅射沉积Ni30Cr12Al0.3Y粘结层，电子束物理气相沉积（EB－PVD）氧化锆陶瓷面层，制备了热障涂层。粘结层的晶粒尺寸小于100nm，为纳米结构，具有优异的抗氧化性能；陶瓷面层为柱状结构，有较好的应变允许度。XRD分析表明，沉积态的陶瓷层存在大量的非平衡正方相（t′），还有少量的立方相（c)和单斜相（m),t′相在冷却时不会转变为m，对陶瓷的高温稳定性有重要的作用。在1050℃下，对单晶合金基体和热障涂层进行了循环氧化实验。结果表明，单晶合金经过几次循环后氧化膜发生剥落，100次循环氧化后，表面氧化物主要由NiO和少量的Al2O3以及由于Kirkendell效应造成的孔洞组成；而热障涂层经过100次循环后，表面没有剥落，但有微裂纹出现，粘结层与陶瓷层之间的热氧化产物（TGO）为Al2O3。300次循环氧化后，TGO与粘结层之间有裂纹产生。     

单晶和多晶SnSe热电性能对比

硒化锡材料因为其优良的ZT性能,有巨大的热发电应用潜力。此文我们详细地对比了单晶和多晶硒化锡在热力学和电性能输运方面的差异。其中,单晶样品是通过布里奇曼法合成的,多晶样品是通过熔融、粉碎和SPS烧结合成的。热电性能的测量则是通过四探针法和激光闪射法完成的。我们发现单晶样品的功率因子是多晶的2倍,而热导率也是多晶样品的3倍左右,这就直接导致了单晶和多晶的最高ZT值差异不大。单晶硒化锡在823 K处取得最高ZT 为0.65,而多晶则是在923K 取得最高ZT为0.5. 这些发现可以为系统地探索硒化锡材料的热电应用提供坚实的基础。     

一种镍基单晶高温合金的恒温氧化行为

通过静态增重法对一种镍基单晶高温合金在900℃和1000℃的恒温氧化行为进行了测定,并利用X射线衍射和扫描电镜对氧化产物进行了分析。结果表明,该合金在900℃和1000℃均为完全抗氧化级,900℃的氧化速率明显低于1000℃的氧化速率。合金的氧化产物以(Ni,Co)O为主,并形成了较多的α-Al₂O₃ 和较少量的Cr₂O₃,同时形成了CrTaO₄及（Ni,Co）Al₂O₄和 Co(Al,Cr)₂O₄等尖晶石氧化物。氧化物呈层状分布,(Ni,Co)O在最外层,而Al₂O₃在内层。另外,在靠近α-Al₂O₃层的合金基体中出现了内氮化物。     

镍基单晶高温合金DD10的恒温氧化行为

采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)及能谱(EDX)等方法研究了不同钴含量的两种镍基单晶高温合金在900,1000和1100 ℃的恒温氧化行为。研究发现,增加合金中的Co含量,会降低合金的扩散激活能,引起氧化速率的略微增加。在900和1000 ℃氧化时符合抛物线规律,氧化膜分为3层：外层主要由Cr2O3和TiO2组成;中间层是很薄的CrTaO4和Ta2O5氧化层;内层是连续的Al2O3氧化层。在1100 ℃时氧化膜的严重剥落和CrO3的挥发使增重曲线略微偏离抛物线规律,生成了NiCr2O4, CoAl2O4, CoNiO2和Co2TiO4等尖晶石相,并发生了内氮化     

单晶铜线材在潮湿环境中的表面氧化规律研究

采用氧化增重实验,通过改变温度、水蒸汽流量两个参数,对单晶铜线材的表面氧化行为进行了研究.结果表明:单晶铜线材在潮湿环境中的氧化由三个阶段构成;温度与水蒸汽流量两个因素对单晶铜线材的表面氧化均有显著影响,温度越高、水蒸汽流量越大,氧化速率越快;单晶铜线材在潮湿环境下的氧化产物是Cu2O,其氧化速度由Cu2O的生长速度控制,氧化膜对线材的后期氧化起阻碍作用.     

含铼镍基单晶高温合金在900℃的循环氧化行为

采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)及能谱(EDAX)等手段,研究了一种含铼镍基单晶高温合金在900℃的高温循环氧化行为.结果表明,在氧化初期合金的氧化质量增加较快,随着氧化时间延长氧化增重和失重交替进行,氧化动力学曲线不符合抛物线规律.高温氧化期间,合金发生明显的外氧化和内氧化,900℃氧化形成的氧化膜由三层组成,外层氧化膜由NiO、A12O3和(Ni,Co)Cr2O4组成;中间层为平直的CrTaO4及AlTaO4层;内层氧化物为Al2O3.在合金的氧化期间,分布在中间层的富Re、Ta和W相可抑制基体中Al向外扩散,并抑制氧化膜的生长,使氧化速度降低.     

一种含铼单晶高温合金的恒温氧化行为

采用X射线衍射（XRD），扫描电镜（SEM）及能谱（EDAX）等手段，研究了含铼单晶高温合金DD32的高温氧化行为。结果表明，氧化初期增重迅速，由NiO的形成和生长控制，符合抛物线规律；随着氧化时间的延长，氧化增重变得十分缓慢，由α-Al2O3的形成和生长控制。在900，1000℃时的氧化膜由3层组成，最外层为（Ni，Co）O层，中间层由复杂化合物以及尖晶石化合物等组成，内层为靠近基体合金的连续的Al2O3层。氧化过程中，分布在中间层的富Re和W相起到“扩散障”的作用，降低基体合金中Al向外的扩散速率，在内层形成均匀连续的Al2O，氧化膜层，进而抑制氧化膜生长，导致氧化速率降低。     

DD6单晶高温合金的等温氧化行为(英文)

研究第二代单晶高温合金DD6在1050℃和1100℃下的等温氧化行为,分别采用SEM、XRD和EDS对氧化产物进行分析。结果表明,在1050℃和1100℃温度下,DD6合金的100h氧化动力学曲线遵循亚抛物线规律。在1050℃时,氧化产物分为两层,外层为NiO和少量的Al2O3,内层为Al2O3。而在1100℃时,氧化产物分为三层,外层为Al2O3和少量的NiO,中间层为Cr2O3和TaO2,内层由Al2O3组成。在这2种温度下的氧化物下面都形成了无γ′相的区域。     

NiCrAlY涂层对单晶镍基合金高温氧化行为的影响

通过对有无NiCrAlY涂层镍基单晶合金进行不同温度的恒温氧化动力学曲线测定及组织结构观察,研究了纳米晶NiCrAlY涂层对高Cr单晶镍基合金高温氧化行为的影响。结果表明：在高温氧化期间,无涂层试样发生明显的氧化、内氧化和内氮化,在表层为Al2O3、Cr2O3的混合氧化物,在次表层氧化物中富含元素Ta,而元素Al贫化,并在近基体区域存在内氧化物;随氧化温度升高,元素Al的贫化区尺寸增大,其中,富Ta相可抑制基体中元素Al向外扩散,延缓合金的氧化速率。合金在氧化初期增重迅速,而恒温氧化增重动力学曲线呈现起伏波动的原因,归结于表面氧化膜的形成与剥落。高Cr单晶合金经溅射NiCrAlY纳米晶涂层,可有效改善合金的抗氧化性能;有涂层试样在不同温度的恒温氧化动力学曲线仅在氧化初期有轻微增重而后趋于平稳,其形成的Al2O3氧化膜不发生明显的剥落,仅在基体近涂层/基体界面区域存在少量AlN内氮化物。     

Oxidation behaviour of particle reinforced MoSi2 composites at temperatures up to 1700°C. Part II: Initial screening of the oxidation behaviour of MoSi2 composites

In the first part of this paper a literature survey on the oxidation behaviour of MoSi₂ and MoSi₂ composites has been given. The present second part reports about the experimental results from oxidation tests with several MoSi₂ composites containing 15 vol.‐% Al₂O₃, Y₂O₃, ZrO₂, HfO₂, SiC, TiB₂, ZrB₂, or HfB₂, respectively, from different development stages. The tests were conducted at 1600°C in air for 100 hours. It was shown that the production route of the powders has a significant influence on the performance of the materials at high temperatures. This was attributed to contaminations. Additionally, the results indicated that only the composites with SiC, ZrO₂ or HfO₂, respectively, are suitable for application above 1500°C. A more detailed report about the optimised material will follow in the third part of this paper.     

Oxidation behaviour of particle reinforced MoSi2 composites at temperatures up to 1700°C.

Part III: Oxidation behaviour of optimised MoSi₂ composites The topic “Oxidation behaviour of particle reinforced MoSi₂ composites at temperatures up to 1700°C” is discussed in a three part publication. In the first part of this paper a literature survey on the oxidation behaviour of MoSi₂ and MoSi₂ composites has been given. In the second part an initial screening at 1600°C revealed those composites which may be suitable for high temperature applications. The low temperature oxidation behaviour of selected composites in the “pest” region was examined as well. Additionally, the effect of iron impurities on the high temperature behaviour of the composites was explained. The present part deals with a detailed investigation of an optimised MoSi₂/HfO₂ composite. These investigations include high temperature oxidation at 1500 to 1700°C and low temperature oxidation at 400 and 500°C.     

Oxidation features of SiOC/MoSi2 composite at low temperatures

The oxidation behavior of SiOC containing dispersed MoSi₂ particles was studied. An SiOC/MoSi₂ composite was prepared by converting polymethylsiloxane into SiOC via pyrolysis after mixing MoSi₂ particles. The SiOC matrix phase oxidized to SiO₂, and MoSi₂ particles oxidized to SiQ and MoO₃. The composite displayed superior oxidation resistance at 110 0°C, because a thin SiO₂ layer formed on the surface deterred the formation of highly volatile MoO₃. However, accelerated oxidation occurred between 400 and 500°C owing to the concurrent formation of SiO₂ and MoO₃, which led to porous, nonprotective scale formation.     

氮化铟粉末的热稳定性

用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外吸收(FTIR)对InN粉末在空气中的热稳定性进行了分析研究.结果表明当温度低于400℃时,InN非常稳定;但当温度超过500℃时,InN很容易被氧化;当温度增加到600℃时,InN被完全氧化成In2O3.     

新型镍基高温合金在950℃和1000℃的氧化行为

利用热重分析法、XRD和SEM(EDX)研究了1种新型镍基高温合金在950℃和1000℃的高温氧化行为。合金在950℃氧化时，氧化增重遵循抛物线规律，表面氧化膜无剥落，在1000℃氧化时表面氧化膜出现剥落，仍近似遵循抛物线规律。氧化膜由Cr2O3，Ni，Co)Cr2O4，TiO2，SiO2和Al2O3组成，并有内氧化现象发生。合金在1000℃的氧化速度比在950℃时约高出1个数量级。根据氧化膜的组成进一步分析了合金的氧化机理。     

The role of microstructure on pesting during oxidation of MoSi2 and Mo(Si,Al)2 at 773 K

The pesting behavior of MoSi₂ and Mo(Si,Al)₂ has been examined in air at 773 K to clarify the origin and mechanism of pesting phenomena and the effect of aluminum on pesting phenomena. The initial cracks play a much more important role than the grain boundaries and the initial oxide layer in pesting. Mo and Si oxidize to amorphous Mo-Si-O simultaneously with about a 200% volume expansion. Therefore, large stress appears at the cracktips and induce many new cracks. MoO₃ vaporizes from the Mo-Si-O layer on the external surface and crack surfaces causing the oxides in the initial cracks to become porous. Oxygen has a short-circuit path to enter the sample in the cracks. Therefore, the partial pressure of oxygen is sufficiently high to allow oxidation of Mo in the materials. The platelet-like MoO₃ grows on the external surface and also in the cracks. Finally, the sample distintegrates into powder. Pesting of Mo(Si,Al)₂ occurs in the same way, however, its rate is much lower than that of MoSi₂. The role of Al is to decrease the initial crack density of the samples from the melt. Other effects of Al might be to decrease the oxygen flux toward the oxide-intermetallic interface and to increase the plasticity of the amorphous oxide being formed in the cracks.     

单晶Cu表面黏-滑效应的分子动力学模拟

运用分子动力学方法模拟了Cu单晶在微摩擦过程中的黏-滑效应．模拟结果表明：在原子尺度,摩擦表面的原子排列较规则,摩擦力曲线为大小锯齿的周期变化．这种黏-滑效应可以解释为位错机制,即摩擦表面间位错的产生与消失的过程．大小锯齿的峰值受载荷、滑动速度、接触面两侧的晶格常数及晶格位向差等多个因素的影响．载荷越大,针尖滑动时移动的原子数量越多,接触面两侧的原子排列越不规则,则小锯齿的峰值越小,并随着载荷的增大而逐渐消失．摩擦力曲线中的小锯齿峰值与滑动速度呈线性关系．不同材料的接触面和不同滑动方向的黏-滑现象并不相同．摩擦力曲线的变化周期取决于滑动过程中基体沿滑动方向的晶格常数．     

Ce／Nb离子注入Zr-4合金氧化行为的比较

利用MEVVA源对Zr-4合金分别进行1×1016 ions/cm2至1×1017ions/cm2剂量的铈离子与铌离子注入,比较了Ce/Nb离子注入对Zr-4合金氧化行为的影响.结果表明,铈离子注入可以较大程度地提高Zr-4合金的抗氧化性能,而铌离子注入则在一定程度上使Zr-4合金的氧化性能下降.GAXRD分析显示,铈离子注入促进了氧化锆由单斜相向六方相的转变,但铌离子注入却对氧化锆相的转变没有影响.并探讨了Ce/Nb离子注入影响Zr-4合金氧化行为的机理.