SiC颗粒的氧化行为研究北大核心

研究了SiC颗粒在氧化温度分别为1000、1100、1200和1300℃、保温时间分别为2、4、6和8 h的氧化行为,采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了SiC颗粒氧化前后的形貌和物相变化,根据质量守恒推导了氧化层(SiO_(2))厚度的计算公式。研究结果表明:当氧化温度低于1200℃时,氧化速率主要受氧化温度控制;当氧化温度高于1200℃时,氧化前期的氧化速率主要受氧化时间控制。氧化温度为1000℃时,氧化后SiC颗粒形貌变化不明显,且氧化产物为不定形相;氧化温度为1200℃和1300℃时,SiC颗粒表面钝化现象明显,无定形SiO_(2)逐渐转化为方石英晶体。以质量守恒建立的氧化层厚度计算公式可以较好的预测氧化后氧化层的厚度。     

添加Fe-Al金属间化合物对12Cr-ODS铁素体合金氧化性能的影响

为了提升12Cr-ODS铁素体合金的抗氧化性能,本文通过同时添加Fe-Al合金粉末颗粒和Y2O3粉末颗粒,制备出一种新型的12Cr-ODS铁素体合金,并对其进行了氧化实验。通过X射线衍射(XRD)对氧化产物进行了分析;通过增重法对合金的氧化速率进行了计算;通过扫描电镜(SEM)对合金基体和氧化层进行了形貌和元素面分布分析。与只添加Y2O3粉末的合金相比,同时添加两种第二相颗粒的合金呈现出了协同效应,基体表面生成了Cr-O和Al2O3两种氧化膜,表现出了更好的抗氧化性能。     

铝对铁素体耐热不锈钢高温氧化行为的影响

 为了探究不同铝含量对X10CrAlSi18铁素体耐热不锈钢高温氧化行为的影响,采用恒温氧化方法对0.63%Al 和1.06%Al(质量分数)两组钢在700 ℃空气下进行高温氧化研究,测定和计算了氧化增重和平均氧化速率,观察分析了氧化形貌与氧化物相组成。结果表明,两组钢均达到了完全抗氧化级别,但1.06%Al钢的氧化增重和氧化速率均小于0.63%Al钢,表现出较好的抗高温氧化性;两组钢氧化膜均由3层组成,内层为Al₂O₃和SiO₂,中间层为Cr₂O₃和Fe₂O₃,外层则为MnCr₂O₄和FeMn₂O₄;随着铝含量的增加,氧化膜较为连续、致密,且与基体之间附着性较好,同时内氧化明显减少。     

蒸汽温度对G115钢氧化行为的影响

研究了马氏体耐热钢G115在600~700℃的蒸汽氧化行为。通过对氧化增重的测量得到了不同温度下的氧化动力学曲线。采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)及其附带的能谱仪(EDS)对氧化皮的形貌和结构进行了分析。氧化增重结果表明,G115钢600℃的氧化速率显著低于650和700℃。650℃前150 h的氧化增重比700℃低,后期反而比700℃的氧化增重更高。氧化皮形貌和结构的观察结果表明,600℃形成的氧化皮由氧化皮外层、氧化皮内层和内氧化区组成,氧化皮中无明显的富Cr层。在650和700℃氧化时,早期的氧化皮中含有内氧化区,但内氧化区随着氧化时间延长而逐渐消失,外氧化的富Cr在氧化皮/基体界面附近形成。700℃时内氧化区向外氧化层的转变比650℃更快。升高温度一方面使扩散系数提高而加速整体氧化速率,另一方面降低了外氧化转变所需的Cr临界值而促进外氧化富Cr层形成,进而延缓氧化。总的来说温度对G115钢的蒸汽氧化行为具有复合影响。     

含钼铁素体不锈钢的高温氧化行为

 采用增重法研究了排气系统用Type444铁素体不锈钢在1000℃空气中的高温抗氧化性能,并结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及辉光光谱(GDS)分析技术,对氧化膜的形貌和组成进行了分析。结果表明：Type444铁素体不锈钢在1000℃下连续氧化100h,氧化动力学曲线按照抛物线线型氧化规律变化,氧化激活能为(277. 5±10) kJ·mol-1,表面氧化膜由连续致密的Cr2O3组成,具有良好的高温抗氧化性能。铌和钼元素扩散至Fe2(Nb,Mo) Laves相,其氧化物颗粒会充当沉淀物从氧化膜表面逆扩散至基体和氧化膜界面处的孔洞里,从而降低了其在高温下的氧化速率,提高了抗高温氧化性能。     

TA32钛合金高温连续氧化行为研究

采用氧化增重法研究了表面有/无喷涂氮化硼高温润滑剂的TA32钛合金在热成形温度为750～850℃范围内的氧化行为,通过SEM和EDS等微观分析方法对氧化层的表面形貌和成分、截面厚度和成分进行分析,并对氧化机理进行探讨。结果表明,氧化温度、时间和氮化硼润滑剂是影响TA32钛合金氧化行为的重要因素。在750～850℃其氧化速率均符合直线-抛物线规律,800℃以上氧化剧烈且发生氧化膜脱落现象;在高温下其氧化膜随着时间逐渐增厚,氧化物由颗粒状变为短棒状和针状,氧化皮逐渐变得疏松多孔。氮化硼润滑剂对TA32钛合金有很好的氧化保护作用,其表面氧化层成分为Ti O2、Al2O3和Ti3Al。     

高温合金GH4065A的恒温静态氧化行为

研究了新型镍基高温合金GH4065A在650～750℃的静态氧化行为,基于对氧化动力学与氧化产物的分析,探讨了合金的氧化机制.结果表明:采用平均氧化增重速率指标评定GH4065A合金在650～750℃温度范围内均为完全抗氧化级别,试验条件下合金的抗氧化能力与典型涡轮盘材料FGH96、GH4720Li合金相当;合金的氧化产物主要为内层富铝的氧化物颗粒、外侧富铬的氧化物膜及表面金红石型TiO2颗粒,TiO2颗粒在氧化温度超过700℃后开始生成;合金的氧化动力学遵循抛物线型规律,受钛离子与铬离子穿过氧化膜的扩散过程共同控制.     

一种新型耐650℃高温钛合金的氧化行为

研究了新型耐650℃高温钛合金Ti650在600～700℃下的氧化行为。通过氧化增重试验研究了氧化动力学规律,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析了氧化膜的相结构和表面形貌,同时测试了氧化层对力学性能的影响。结果表明,Ti650合金氧化过程分为氧化初始阶段(<50 h)和氧化稳定阶段(50～100 h)。氧化初期质量增益迅速上升,当氧化时间超过50 h后,氧化速度减慢并趋于平稳,氧化进入稳定阶段。Ti650合金的氧化反应指数n值大于2,表明Ti650合金在700℃以下具有良好的抗氧化性能。Ti650合金的氧化反应产物主要为TiO₂,呈颗粒状。随着氧化温度的升高和氧化时间的延长,TiO₂颗粒尺寸增大。     

核能用2.25Cr-1Mo钢水蒸气氧化行为

 为了研究核电用2.25Cr-1Mo钢的抗蒸汽氧化性能,在500 ℃、0.1 MPa水蒸气条件下,对2.25Cr-1Mo耐热钢进行了600 h的氧化试验,利用分析天平测定样品氧化增重,获得氧化动力学曲线,通过扫描电镜观察分析了氧化膜的形貌和结构,结合X射线衍射和能谱分析对氧化产物进行物相分析。试验结果表明,2.25Cr-1Mo耐热钢的氧化增重曲线符合立方规律;氧化膜为双层结构,氧化膜内层较为致密的主要物相为(Fe,Cr)₃O₄尖晶石,氧化膜外层疏松多孔主要物相为Fe₃O₄和少量Fe₂O₃;腐蚀速率测定结果表明,该材料具有较好的抗蒸汽氧化性能。     

SiC预制件的制备

采用淀粉、硬脂酸和石墨三种造孔剂及粘结剂,用连接法和氧化连接法制备SiC预制件。采用TG-DTA/DSC,SEM,EDS和XRD等测试方法研究了淀粉、硬脂酸、石墨和SiC颗粒的氧化特性及烧结后预制件的微观结构及材料的物相构成。研究结果表明:在空气气氛中,造孔剂淀粉、硬脂酸和石墨在不同的温度下氧化殆尽,SiC颗粒发生了氧化现象,SiC颗粒表面生成了SiO2层。     

温度对含V和Ti生铁高温氧化性能的影响

摘要：为研究温度对含V、Ti生铁高温氧化性能的影响规律,采用静态不连续增重法绘制了氧化动力学曲线,并结合SEM-EDS和XRD检测手段,分析了含V、Ti生铁的高温氧化机制。结果表明,含V、Ti生铁的氧化增重与时间呈线性关系,900℃后氧化速率会迅速上升;高温下生成的氧化层为双层结构,表层主要氧化物为Fe2O3,外氧化层为连续的Fe2O3和TiO2的混合氧化物,内氧化层主要由V2O3组成;Ti在氧化层中扩散速率较快,随着氧化层变厚,TiO2逐渐从片层状氧化物中富集成团状。当氧化温度高于900℃后,TiO2能够破坏表层氧化物的连续性,导致含V、Ti生铁氧化层疏松脱落。     

Oxidation of porous nanocrystalline titanium nitride. III. Oxidation mechanism

The air oxidation mechanism of nanocrystalline TiN at 500 to 900 °C is examined. It is shown that at t ≤ 800 °C the oxidation of titanium nitride is controlled by the diffusion of oxygen and at t > 800 °C the interdiffusion of titanium ions is observed. The oxidation properties of porous TiN are determined by the chemical interaction of oxygen and the reaction surface, which includes the external surface of samples and the internal surface of the pores into which oxygen penetrates. The time and temperature dependence of the weight increment complies with the porous material oxidation model. Active initial oxidation is due to the interaction of oxygen and large internal surface. Short-term self-heating of porous samples is also possible. At t ≤ 800 °C, the pores are obliterated with oxides with time, the internal reaction surface reduces, an external oxide film is formed, the oxygen diffusion and weight increment slow down, and the process stabilizes. With temperature increase, these processes are activated and lead to a smaller weight increment at the final stage (2 to 4 h) at 800 °C as compared with 600 °C. At t > 800 °C the pore obliteration rate increases, but due to the interaction of oxygen and titanium ions that diffuse into the external scale surface, weight increment continuously increases with both time and oxidation temperature. The phase composition of the scale also affects the oxidation mechanism of porous TiN. Oxynitride of terminal composition plays a protective role; the transformation of anatase into rutile is accompanied by a decrease in the oxygen diffusion rate; Ti₂O₃ formed in pores accelerates their obliteration. __________ Translated from Poroshkovaya Metallurgiya, Vol. 46, No. 3–4 (454), pp. 95–104, 2007.     

Fe-2.2%Si钢在不同气氛下的高温氧化行为

为了探究硅元素、加热工艺参数(气氛、温度以及时间)对Fe-2.2%Si钢表面氧化铁皮形成过程的复合作用及影响机理,利用热重分析仪(TGA)研究了Fe-2.2%Si钢在600～1 150℃干燥空气和水蒸气条件下的高温氧化行为,利用试验得到的氧化增重数据计算出了氧化速率常数和氧化激活能,并建立了氧化动力学模型。此外,还明确了在2种气氛下氧化铁皮的生长机制与结瘤机理。试验结果表明,在2种不同氧化气氛下得到的氧化增重曲线均符合抛物线规律。当氧化气氛中含有水蒸气时,试验钢的氧化速率提高,氧化激活能降低,导致了试验钢的氧化增重增加。在2种氧化气氛下,试验钢的氧化产物均由氧化铁皮和氧化铁皮与基体界面处的富硅层组成,但在水蒸气下得到的试验钢的富硅层疏松多孔,且氧化铁皮中出现大量的孔洞以及裂纹。其氧化机制主要是氧化铁皮生长过程的生长应力以及水蒸气的存在导致生成的H₂向外扩散,造成氧化铁皮出现大量孔洞和裂纹,为氧化介质的扩散提供了通道,有利于气相物质扩散,进而促进了试验钢的氧化行为。此外,由于在氧化铁皮与基体界面形成的富硅层消耗了基体中的硅元素,导致基体表层出现贫硅区,氧化介质可以通...     

烧结镍基高温合金丝网多孔材料的抗氧化性能研究

采用静态增重法,测试了两种不同尺寸的烧结镍基高温合金丝网多孔材料样品及致密单丝样品在900℃下的氧化动力学曲线与氧化速率;采用9410型全自动压汞仪测试多孔小样品的表面积,同时通过透气系数计算其表面积,并据此对多孔小样品的氧化速率进行修正;用SEM、EDS及XRD等手段观察分析多孔样品氧化100 h后的显微形貌与氧化物的组成情况。结果表明:经过100 h氧化实验,大、小多孔样品的氧化速率为单丝样品的7倍左右;多孔小样品修正后的氧化速率远远小于修正前的氧化速率,也小于单丝样品的氧化速率;多孔样品的表面氧化物呈球形,分布较为均匀,其组成主要为Ni Cr_2O_4。     

核包壳管用HT9钢的600～1000℃空气氧化行为

HT9钢在核反应堆包壳管中具有巨大的应用前景。在失水事故下,包壳管材料的温度将远高于600℃。为此,研究了HT9钢600℃以上的空气氧化行为。用增重法测定其氧化动力学曲线,利用SEM、EDS和XRD分析氧化产物的形貌、成分和结构。基于对氧化动力学与氧化产物的分析,探讨其氧化机制。结果表明:在600~1 000℃范围内随着温度的升高和时间的延长,HT9钢氧化程度增加;氧化层呈双层结构,内层为(Fe,Cr)_2O_3,外层是Fe_2O_3;不同温度的氧化动力学遵循不同的规律,氧化过程主要受铁离子和铬离子的扩散共同控制。     

硼元素添加对酸洗板氧化行为的影响

为了分析硼元素对低碳铝镇静钢酸洗板的氧化特性、氧化激活能和界面作用特点,利用差热分析仪系统研究了硼元素对低碳铝系列镇静钢酸洗板的氧化行为。结果表明,添加硼元素后,酸洗板抗氧化性明显降低;氧化激活能由12.02 kJ/mol 降至8.52 kJ/mol,氧化增重速率由0.239%/min增至0.323%/min;高温条件下硼元素出现界面富集,并与硅氧化物形成复合氧化相,因此降低了氧化铁皮的黏附力。同时,含硼钢在1 100 ℃附近存在氧化增重速率明显增大的趋势,抗氧化性不足,导致氧化铁皮厚度明显增加,当氧化铁皮厚度超过临界变形厚度时,易于发生氧化铁皮压入现象。可通过适当降低精轧入口温度以及适当添加硅元素,改善含硼钢表面麻点状氧化铁皮压入缺陷。     

铝对HP40合金高温抗氧化性能的影响

 采用增重法研究了w(Al)=5%~10%的HP40合金在1 200 ℃×30 h空气中的抗氧化性能。结果表明,铝可显著提高合金的高温抗氧化性能,而且合金的高温抗氧化性能随铝含量增加而提高。1 200 ℃时,合金氧化增重与氧化时间的关系呈抛物线规律,氧化速率随氧化时间延长而逐渐下降。加入铝,改变了合金氧化膜层的物相组成和致密度,含铝合金的氧化层中含有Al2O3,而且Al2O3量随铝加入量增加而增多。     

Support interaction of Pt/CeO_2 and Pt/SiC catalysts prepared by nano platinum colloid deposition for CO oxidation

The interaction between Pt and its various supports can regulate the intrinsic electronic structure of Pt particles and their catalytic performance.Herein,Pt/CeO_2 and Pt/SiC catalysts were successfully prepared via a facile Pt colloidal particle deposition method,and their catalytic performance in CO oxidation was investigated.XRD,TEM,XPS and H_2-TPR were used to identify the states of Pt particles on the support surface,as well as their effect on the performance of the catalysts.Formation of the Pt-O-Ce interaction is one of the factors controlling catalyst activity.Under the oxidative treatment at low temperature,the Pt-O-Ce interaction plays an important role in improving the catalytic activity.After calcining at high temperature,enhanced Pt-O-Ce interaction results in the absence of metallic Pt~0 on the support surface,as evidenced by the appearance of Pt~(2+) species.It is consistent with the XPS data of Pt/CeO_2,and is the main reason behind the deactivation of the catalyst.By contrast,either no interaction is formed between Pt and SiC or Pt nanoparticles remain in the metallic Pt~0 state on the SiC surface even after aging at 800℃in an oxidizing atmosphere.Thus,the Pt/SiC shows better thermal stability than Pt/CeO_2.The interaction between Pt and the active support may be concluded to be essential for CO oxidation at low temperature,but strong interactions may induce serious deactivation of catalytic activity.