合金元素Al对Ni-10 wt. % Fe基合金在熔融NaCl中腐蚀行为影响研究

NaCl及其混合盐作为太阳能中高温相变储热介质具有很多优点,但熔融氯化盐对金属储热容器材料具有强烈腐蚀性。研究了Al添加量分别为0 wt. %、5 wt. %和10 wt. %的三种Ni-10 wt. % Fe基试样（分别为1#、2#和3#）在850℃熔融NaCl中的腐蚀行为,分析了试样表面腐蚀产物和腐蚀残盐成分,对比了试样横截面腐蚀特征和元素变化趋势,探讨了腐蚀机制。结果表明,三种试样的腐蚀动力学曲线均满足线性腐蚀规律;添加Al的试样平均质量损失率大幅降低,2#和3#试样腐蚀速率分别为1#试样的12%和20%。原子量较小的Al优先于Fe、Ni被氧化和生成高温稳定性好的Al2O3,是腐蚀速率降低的两个主要原因。但Al含量较高（如本文中的10 wt. %）时,基体中Al原子向试样表面扩散较为容易,氧化膜较厚,且易于脱落,又导致腐蚀速率增大。本研究对研发耐熔融氯化盐腐蚀的新型合金奠定了基础。     

Fe-14Cr-Mn合金在不同温度熔融共晶NaCl-MgCl_2中腐蚀行为及机理研究（英文）

熔融共晶NaCl-MgCl_2作为太阳能中高温相变储热介质,运行状态下其温度常在熔点附近波动。但不同温度下该熔融盐对金属容器材料腐蚀行为不清楚。以Fe-14Cr-Mn合金为例,采用浸盐法研究了718、768和818 K共晶熔融NaCl-MgCl_2对该合金的腐蚀行为,探讨了腐蚀机理。结果表明:腐蚀速率随温度增加略微增加,3种温度下试样腐蚀动力学曲线服从线性规律(斜率k≈–4.806×10~(-4))。腐蚀初期,试样表面形成泡状腐蚀产物,腐蚀80 h后形成腐蚀坑洞,主要是Fe、Fe-Cr和MgO,也检测到含微量Fe和Ni的Mg-Fe-Ni的氧化物。腐蚀机理主要是MgCl_2吸潮后以H2O形式引入的氧原子和溶解在熔融盐中的微量氧作为阴极去极化剂,合金元素Cr和Mn与Cl-反应生成氯化物,氯化物吸附水分子,形成具有低熔点的含水氯化物(如CrCl3·6(H_2O)和MnCl_2·n(H_2O))逃逸腐蚀体系。另外,在熔盐表面形成了由MgCl_2·(H2O)6,NaCl和MgO组成的盐壳,而在熔融盐内部,NaCl与NaMgCl_3共存。本研究为研发耐熔融NaCl-MgCl_2腐蚀的新合金奠定了基础。     

Cu-Al-Mn-Zn-Zr形状记忆合金在NaCl溶液中的腐蚀行为

通过动态电位极化测量、电化学阻抗谱(EIS)和X射线光电子能谱(XPS)研究铜基形状记忆合金(Cu-Al-Mn-Zn-Zr)在3.5%NaCl(质量分数)溶液中的腐蚀行为。腐蚀开始时,形状记忆合金表面形成的氧化产物不断覆盖合金表面,导致腐蚀速率降低。合金在NaCl溶液中浸泡4 d后,腐蚀产物层变厚及更加疏松多孔,导致腐蚀速率增大,合金表面的腐蚀反应机理由极化控制向扩散控制转变。在NaCl溶液中浸泡6~15 d后,试样的扩散阻抗随氧化层厚度的增加而增大。在整个腐蚀过程中,合金的腐蚀机理发生改变,耐蚀性能持续提高。腐蚀产物主要为CuO、ZnO、Al2O3、MnO/Mn2O3、MnO2和Al(OH)3。腐蚀过程中腐蚀产物由Cu2O转变为CuO,由Al2O3转变为Al(OH)3。     

Al对Sn-Zn钎料耐腐蚀及高温抗氧化性的影响

采用浸蚀失重法、动电位极化法和热重分析法（TGA）分别研究了Al对Sn-9Zn-Al在3．5％NaCl水溶液中耐腐蚀性能和高温抗氧化性能的影响。结果表明,随着Al含量的增加,Sn-9Zn-Al的腐蚀速率增大。腐蚀电位降低,耐腐蚀性能下降。试样腐蚀后的表面形貌SEM和EDS分析表明,Sn-9Zn-Al钎料中Zn和Al被选择性腐蚀,腐蚀产物主要为Zn和Al的氢氧化物,随着Al元素含量的增加,腐蚀产物增多,但不致密,不能形成钝化膜。热重分析试验表明,添加微量的Al可在熔融钎料表面形成一层致密的保护膜。从而大大改善钎料的高温抗氧化性能。     

双脉冲Ni-Al2 O3复合镀层在氯化物盐膜下的腐蚀

采用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪(EDX)对双脉冲法制备的几种Ni-Al2O3复合镀层经高温氧化后的形貌和物相进行分析.结果表明,复合镀层在NaCl的盐膜下均发生了加速腐蚀,表面腐蚀膜疏松且与基体的粘附性较差;Al2O3微粒能细化镀层晶粒,提高镀层的高温抗腐蚀能力,在试验范围内,镀层中的Al2O3微粒含量越高,镀层腐蚀速度越低,并对复合镀层在NaCl的盐膜下的腐蚀机制进行了探讨.     

阳极氧化和预氧化提高渗铝TiAl合金的热腐蚀性能

为提高TiAl合金的抗热腐蚀性能,采用渗铝、阳极氧化和预氧化技术在TiAl合金表面制备致密的防护涂层.研究700°C下涂层保护的TiAl合金在75％Na2SO4+25％NaCl(质量分数)熔盐环境中的热腐蚀行为.结果表明,阳极氧化和预氧化可促进Al2O3防护层的形成,有效阻止热腐蚀环境下熔融盐和氧气向基体的扩散.在热腐...     

微弧氧化对7475铝合金盐雾腐蚀性能的影响

对7475铝合金原始试样和微弧氧化试样进行了中性盐雾腐蚀试验,通过扫描电镜分析了原始试样和微弧氧化试样的表面-界面形貌和腐蚀后形貌,采用能谱仪对腐蚀后的表面和界面进行了面扫描和线扫描分析,通过X射线衍射测定了微弧氧化前后的物相,并利用PS-268A型电化学工作站测得了极化曲线。结果表明,盐雾腐蚀后原始试样表面被严重破坏,伴随着大量裂纹和剥落,腐蚀向纵深发展,腐蚀深度5~10μm,腐蚀产物为Al-O化合物;而微弧氧化试样盐雾腐蚀后仅表面间隙层有腐蚀造成的小球形貌,腐蚀止于致密层;氧化膜由间隙层、致密层和过渡层组成,物相为Al、α-Al2O3和γ-Al2O3,致密层的结构和稳定性是微弧氧化试样耐盐雾腐蚀性能提高的因素,极化曲线表明,微弧氧化试样比原始试样具有更小的腐蚀倾向和腐蚀速率。     

Fe-14Cr-Mn合金在不同温度熔融共晶NaCl-MgCl2中腐蚀行为及机理研究

熔融共晶NaCl-MgCl₂作为太阳能中高温相变储热介质,运行状态下其温度常在熔点附近波动。但不同温度下该熔融盐对金属容器材料腐蚀行为不清楚。以Fe-14Cr-Mn合金为例,采用浸盐法研究了718K、768K和818K熔融共晶NaCl-MgCl₂对该合金的腐蚀行为,探讨了腐蚀机理。结果表明：腐蚀速率随温度增加略微增加,三种温度下试样腐蚀动力学曲线服从线性规律(斜率约k=-4.806E-4)。腐蚀初期,试样表面形成泡状腐蚀产物,腐蚀80h后形成腐蚀坑洞,主要是Fe、Fe-Cr和MgO,也检测到含微量Fe和Ni的Mg-Fe-Ni的氧化物。腐蚀机理主要是MgCl₂吸潮后以H₂O形式引入的氧原子和溶解在熔融盐中的微量氧作为阴极去极化剂,合金元素Cr和Mn与Cl_-反应生成的氯化物,氯化物吸附水分子,形成具有低熔点的含水氯化物(如CrCl₃.6 (H₂O) 和MnCl₂.n (H₂O))逃逸腐蚀体系。另外,在熔岩表面形成了由MgCl₂. (H₂O) ₆, NaCl 和 MgO组成的盐壳,而在熔融盐内部,NaCl与NaMgCl₃共存。本研究为研发耐熔融NaCl-MgCl₂腐蚀的新合金奠定了基础。     

渗铝铌合金的微弧氧化及热腐蚀性能

为了优化渗铝铌合金的微弧氧化工艺和了解复合涂层的抗热腐蚀性能,利用粉末包埋渗法在铌合金基体上制备渗铝层,再通过调整微弧氧化电参数以及添加剂Y(NO_3)_3的含量获得Al_2O_3陶瓷膜外层,确定最佳工艺参数。以最佳工艺制备复合涂层(MAO-Y/Al/C103),与不含Y(NO_3)_3制备的MAO/Al/C103进行对比,研究其抗热腐蚀性。结果表明:以微弧氧化膜层的硬度和厚度为主要评价指标,获得最佳参数为电压380 V,频率400 Hz,占空比10%,处理时间30 min。添加Y(NO_3)_3可获得均匀规则的多孔形貌;含与不含Y(NO_3)_3制备的试样相结构一致,都由NbAl_3和γ-Al_2O_3相组成。经900℃混合熔融盐中热腐蚀50 h,MAO/Al/C103和MAO-Y/Al/C103试样都生成Al_2O_3和NaNbO_3相,其热腐蚀增重量分别为55.71 mg/cm~2和45.59 mg/cm~2。MAO-Y/Al/C103试样由于在热腐蚀阶段有更多的NaNbO_3生成以及微弧氧化微孔大幅减小,表现出更优异的抗热腐性。     

AI对Sn-Zn钎料耐腐蚀及高温抗氧化性的影响

采用浸蚀失重法、动电位极化法和热重分析法(TGA)分别研究了Al对Sn-9Zn-Al在3.5%NaCI水溶液中耐腐蚀性能和高温抗氧化性能的影响.结果表明,随着Al含量的增加,Sn-9Zn-Al的腐蚀速率增大,腐蚀电位降低,耐腐蚀性能下降.试样腐蚀后的表面形貌SEM和EDS分析表明,Sn-9zn-Al钎料中Zn和Al被选择性腐蚀,腐蚀产物主要为Zn和AJ的氢氧化物,随着Al元素含量的增加,腐蚀产物镲增多,但不致密,不能形成钝化膜.热重分析试验表明,添加微量的Al可在熔融钎料表面形成一层致密的保护膜.从而大大改善钎料的高温抗氧化性能.     

双脉冲Ni-Al2 O3复合镀层在氯化物盐膜下的腐蚀

采用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪（EDX）对双脉冲法制备的几种Ni-Al2O3复合镀层经高温氧化后的形貌和物相进行分析。结果表明,复合镀层在NaCl的盐膜下均发生了加速腐蚀,表面腐膜疏松且与基体的粘附性较差;Al2O3微粒能细化镀层晶粒,提高镀层的高温抗腐蚀能力,在试验范围内,镀层中的Al2O3微粒含量越高,镀层腐蚀速度越低,并对复合镀层在NaCl的盐膜下的腐蚀机制进行了探讨。     

Ti3Al基合金表面两种Cr1-xAlxN(x=0.18,0.47)涂层的热腐蚀性能

利用磁控反应溅射的方法在Ti3Al基合金表面制备了两种不同铝含量的Cr0.82Al0.18N与Cr0.53Al0.47N涂层,测试了这两种涂层在800℃(NR2SO4+25 mass%K2SO4)熔融盐膜百的热腐蚀动力学,并采用X射线衍射仪和带能谱的扫描电镜分析腐蚀产物相组成以及微观结构.结果表明,两种涂层均可降低Ti3Al基合金的热腐蚀速率;涂层热腐蚀产物主要为具有保护性的Cr2O3和θ-Al2O3混合氧化膜,θ-Al2O3的含量随着涂层中Al含量上升递增;和θAl2O3相比,Cr2O3在熔融硫酸盐中的稳定性更好,Cr0.82Al0.18N涂层抗热腐蚀性能优于Cr0.53Al0.47N涂层.     

AZ91D镁合金微弧氧化膜在不同浓度NaCl溶液中的腐蚀行为(英文)

采用微弧氧化技术(MAO)在镁合金 AZ91D 表面制备微弧氧化陶瓷膜。利用电化学技术和浸泡实验研究该镁合金试样在不同浓度(0.1%,0.5%,1.0%,3.5%和 5.0%,质量分数) NaCl 溶液中的腐蚀行为。结果表明,试样的腐蚀速率随着氯离子浓度的升高而增大。在较高浓度(1.0%,3.5%和 5.0%)的 NaCl 溶液中的主要腐蚀形式是点蚀,而在较低浓度(0.1%和 0.5%)中是全面腐蚀。腐蚀过程可以分为两个阶段:亚稳态蚀点的出现和蚀点的生长。根据腐蚀过程中阻抗谱的特点,对镁合金微弧氧化膜试样在不同浓度 NaCl 溶液中浸泡 120 h 提出了不同的等效电路来模拟其腐蚀行为。     

一种镍基合金在850℃和950℃熔融NaCl中的热腐蚀行为

采用X射线(XRD)、扫描电镜(SEM/EDAX)等手段,研究了一种镍基合金在850℃和950℃熔融Na Cl的热腐蚀行为。结果表明:腐蚀期间,合金发生了高温氧化和热腐蚀行为;合金表面腐蚀产物分为3层,外层氧化物由Al2O3、Al Ta O4和Ni Cr2O4组成,中间层氧化物为Cr Ta O4、Ni WO4和WO3,而内层形成Al2O3内氧化物;且随腐蚀温度提高,合金表面的腐蚀层厚度及Al2O3内氧化层深度增加。     

溶胶-凝胶法制备的Al2O3涂层及其对γ-TiAl合金的高温氧化防护

以异丙醇铝(Al(OC3H7)3)为原料,采用溶胶-凝胶法在γ-TiAl基合金表面制备Al2O3涂层.以空白样品做对照,研究涂层的作用机制以及涂层对γ-TiAl基合金1 000 ℃高温氧化行为的影响.结果表明:采用浸涂工艺制备的涂层表面均匀、无裂纹,主要由γ- Al2O3相组成,厚度约为0.8 μm;等温氧化110 h后,空白试样和Al2O3涂层试样的氧化抛物线速率常数分别为4.85×10-12 和 3.31×10-13 g2/(cm4-s),涂层明显提高合金的抗氧化能力及抗循环氧化能力;空白样品上形成的氧化膜出现分层现象,而在涂层样品的Al2O3涂层中存在金红石型TiO2和α-Al2O3混合物.     

Corrosion Behavior of Cr, Fe and Ni Based Superalloy in Molten NaCl

熔融NaCl作为相变储热介质对容器材料具有强烈腐蚀性。通过对Cr基、Ni基和Fe基合金在850℃熔融NaCl中192 h的腐蚀实验,绘制了其腐蚀动力学曲线;利用SEM、EPMA、EDS、XRD等方法分析了腐蚀后试样横截面特征、元素分布特点及试样表面的腐蚀产物,讨论了腐蚀行为。结果表明:3种合金均满足线性腐蚀规律;Cr元素与熔融NaCl等物质反应,是导致这3种合金质量损失率增大的主要原因。Cr基合金耐蚀性最差,明显表现出晶界腐蚀特征,并且晶界为熔融NaCl渗入合金基体提供通道,促进了反应进程。Ni基合金和Fe基合金试样表面均形成了较厚的腐蚀层,为Cr2O3提供附着基体,降低了Cr元素扩散驱动力,提高了合金耐蚀性。另外,Fe基合金表面形成了尖晶石结构的腐蚀产物,进一步抑制了腐蚀过程,其耐蚀性最好。     

铁铬镍基高温合金耐熔融NaCl腐蚀性研究(英文)

熔融NaCl作为相变储热介质对容器材料具有强烈腐蚀性。通过对Cr基、Ni基和Fe基合金在850℃熔融NaCl中192 h的腐蚀实验,绘制了其腐蚀动力学曲线;利用SEM、EPMA、EDS、XRD等方法分析了腐蚀后试样横截面特征、元素分布特点及试样表面的腐蚀产物,讨论了腐蚀行为。结果表明:3种合金均满足线性腐蚀规律;Cr元素与熔融NaCl等物质反应,是导致这3种合金质量损失率增大的主要原因。Cr基合金耐蚀性最差,明显表现出晶界腐蚀特征,并且晶界为熔融NaCl渗入合金基体提供通道,促进了反应进程。Ni基合金和Fe基合金试样表面均形成了较厚的腐蚀层,为Cr2O3提供附着基体,降低了Cr元素扩散驱动力,提高了合金耐蚀性。另外,Fe基合金表面形成了尖晶石结构的腐蚀产物,进一步抑制了腐蚀过程,其耐蚀性最好。     

Si对AlCoCrFeNi高熵合金热腐蚀行为的影响研究

采用真空电弧熔炼法制备了AlCoCrFeNiSix（x=0, 0.2, 0.5, 0.8, 1.0）高熵合金,利用75% Na2SO4 + 25% NaCl（质量分数）热盐涂覆的方法,对比研究了Si的添加及其含量对等摩尔比AlCoCrFeNi高熵合金在950℃下热腐蚀行为的影响。结果表明：经100h热腐蚀后,由于发生Al的选择性氧化,合金表层相组成由BCC转变为FCC。适量Si的添加,会促使合金表面快速生成单一Al2O3膜,提高合金的热腐蚀抗力。但随着Si含量的增加,合金表面生成了由Al2O3和富Cr-Fe-Co-Si的尖晶石氧化物组成的混合氧化产物,且在氧化膜生长应力和腐蚀性介质（氧化-硫化-氯化）的协同作用下,组织疏松易脱落,合金发生严重的内氧化和内硫化。     

模拟压水堆一回路水环境中Zn对304奥氏体不锈钢氧化膜成分的影响研究

通过模拟压水堆一回路水环境,对304奥氏体不锈钢在320℃含Zn分别为60和120μg/kg两种高温溶液中进行了600 h的腐蚀实验,对腐蚀后的试样表面进行了X射线光电子能谱分析(XPS)分析。结果表明,试样在含锌溶液中形成了主要化学成分为Zn(Cr,Fe)2O4的致密氧化膜;提高溶液中Zn的浓度,试样的腐蚀速率降低,氧化膜中Fe含量增多。     

Al/Cr复合涂层对Ti2AlNb合金抗热腐蚀性能的影响

目的改善Ti2AlNb合金在高温腐蚀盐环境中的耐热腐蚀性能。方法在Ti2AlNb合金表面通过双层辉光等离子渗铬及磁控溅射镀铝技术制备Al/Cr复合涂层,分析涂层热腐蚀前后的微观形貌和物相组成,并探究涂覆Na2SO4盐膜的试样在不同温度下(750、850、950℃)的热腐蚀行为。结果Al/Cr复合涂层组织均匀致密,且与基体结合良好,厚度约73μm,由表及里依次由Al沉积层、Al/Cr合金层、Cr沉积层、Cr扩散层四部分组成。经不同温度Na2SO4盐热腐蚀后,Al/Cr复合涂层腐蚀程度均显著小于合金基体。涂层试样经750~850℃Na2SO4盐热腐蚀后质量变化较小,850℃腐蚀增重仅0.525 mg/cm^2,而经历950℃、40 h熔盐热腐蚀后失重达到73.571 mg/cm^2,且试样截面出现剥离、脱落现象,Al/Cr复合涂层抵抗热腐蚀能力减弱。结论具有涂层保护的试样抗热腐蚀性能明显优于合金基体。Al/Cr复合涂层在750~850℃Na2SO4盐环境中具有良好的热腐蚀抗力,而更高温度段(850~950℃)的热腐蚀抗力下降。Al/Cr复合涂层在Na2SO4盐环境中良好的抗热腐蚀性得益于涂层中Al、Cr元素氧化形成以Al2O3、Cr2O3为主的混合氧化膜,有效阻碍外界氧气及腐蚀性介质侵入基体。