Ni-Cr-Al合金在1000℃空气中的氧化

研究了两种不同Cr含量的常规熔炼Ni-Cr-Al合金在1000℃空气中的氧化行为.合金氧化动力学遵循抛物线规律,Ni-20Cr-2.5Al合金在1000℃的氧化增重略小于Ni-15Cr-2.5Al合金,二者的氧化增重都明显小于Ni-20Cr合金.Ni-20Cr-2.5Al合金1000℃氧化后形成了外层的Cr2O3及内层极薄的Al2O3型氧化膜,在Ni-Cr合金中加入Al,由于Cr、Al的相互作用,降低了形成Cr2O3和Al2O3外氧化膜所需的Cr或Al的临界含量,促进了保护性Al2O3或Cr2O3膜的生成.     

NiCrAlY涂层对镍基单晶高温合金氧化性能的影响

采用磁控溅射方法在镍基单晶高温合金基体上沉积NiCrAlY微晶涂层.用热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段研究了镍基单晶高温合金及其NiCrAlY微晶涂层在900～1100℃静止空气中的氧化行为.结果表明,镍基单晶合金及其微晶涂层在900℃表现出相同的增重规律,即经初期快速增重后,两者的氧化增重都变得非常平缓;在1000℃,单晶合金的氧化膜不断剥落,使动力学曲线上下起伏,而微晶涂层经初期快速增重后,动力学曲线趋于平缓;在1100℃,单晶合金由于氧化增重远大于氧化膜剥落所造成的失重,使氧化动力学曲线在整个氧化过程中都呈迅速增长趋势,而微晶涂层的氧化动力学基本符合抛物线规律.单晶合金表面形成含Al2O3、Cr2O3、NiO、CrTaO4和Ni(Al,Cr)2O4尖晶石等的复合氧化膜.施加NiCrAlY微晶涂层后,镍基单晶合金表面形成连续、致密且结合良好的单一氧化物Al2O3,使合金的抗氧化性能明显提高.     

机械合金化Fe-20Cr-2.5Al合金循环氧化行为

采用机械合金化及热压法制备Fe-20Cr-2.5Al、Fe-20Cr-2.5Al-0.8Y2O3和Fe-20Cr-2.5Al-3Y2O3合金,研究了不同Y2O3含量对MA Fe-Cr-Al合金在900℃空气中循环氧化行为的影响。结果表明,Fe-20Cr-2.5Al合金氧化增重最大,Fe-20Cr-2.5Al-3Y2O3合金氧化增重其次,Fe-20Cr-2.5Al-0.8Y2O3合金氧化增重最少,抗高温循环氧化性能最好。Fe-20Cr-2.5Al合金的氧化膜分为三层,外层主要为Fe2O3,与镍层连接界面有很薄一层不连续的Al2O3,中间层主要为Fe2O3和Cr2O3的复合氧化物,氧化膜内层主要为Fe Cr2O4;Fe-20Cr-2.5Al-0.8Y2O3合金的氧化膜没有明显分层现象,氧化膜主要为Cr2O3;Fe-20Cr-2.5Al-3Y2O3合金的氧化膜分为两层,外层主要由Al2O3和Cr2O3交替连接形成,内层主要由Cr2O3组成,有很薄的复合氧化物Fe Cr2O4。Y2O3的添加可有效提高Fe-20Cr-2.5Al合金的抗循环氧化能力,其中Fe-20Cr-2.5Al-0.8Y2O3合金好于Fe-20Cr-2.5Al-3Y2O3合金。     

阳极帽合金表面氧化层研究

研究了实验工艺对Ni42Cr6Fe合金表面氧化膜形成的影响.实验结果表明,Ni42Cr6Fe合金表面氧化膜的主要组分为Cr2O3和FeCr2O4,材料表面打毛处理和氧化温度是影响氧化膜的主要原因,晶格缺陷层产生的微观缺陷有利于原子在氧化过程中的扩散.     

GH4720Li合金高温氧化行为研究

采用静态增重法测定了GH4720Li合金在650~900℃的氧化动力学,并利用SEM、EDS和XRD手段分析了不同温度下氧化膜的组成及结构,据此对GH4720Li合金的氧化机制进行了研究。结果表明,GH4720Li合金在900℃以下属完全抗氧化级。750℃以下,GH4720Li合金的氧化速率随温度升高缓慢增加,氧化膜主要由(Cr0.88Ti0.12)2O3和Cr2Ni O4组成;超过750℃,合金的氧化速率显著增加,氧化层主要由(Cr0.88Ti0.12)2O3和Ti O2组成。Ti的含量沿氧化层厚度方向由里向外逐渐增加,而Cr的分布规律正好相反。合金氧化动力学遵循抛物线规律,氧化机制由初始表面生成反应控制转变为扩散机制控制。     

Cu-Cr合金高温氧化行为分析

该文用热分析天平，结合金相、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EXD)研究了Cu—Cr合金在不同温度下的氧化行为。结果表明，Cu—Cr合金在700℃-900℃氧化符合抛物线规律，其最外层氧化膜为CuO，内层为Cu2O和Cr2O3，铬有助于提高合金的抗氧化能力。     

新型低Cr镍基合金GH3535高温氧化行为

采用静态增重法,研究了GH3535合金在700~980℃温度范围内空气中的恒温氧化行为。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和电子探针(EPMA)分析了GH3535合金高温氧化膜表面与截面形貌、表面氧化膜的相组成以及氧化层中元素分布情况。结果表明GH3535合金在700℃氧化后表面氧化膜无明显剥落,氧化动力学曲线遵循立方规律,氧化膜厚度4μm左右。870和980℃时氧化物出现剥落,870℃下无内氧化现象发生。GH3535合金在3个温度下的氧化速率分别为0.064,0.073和0.200 g·(m2·h)-1,根据氧化等级评定,700和870℃时属于完全抗氧化等级;而980℃时GH3535合金转变为抗氧化等级。GH3535合金700℃时氧化膜主要组成是外层Ni O和Ni Fe2O4等复合氧化物,中间层是Cr2O3,Ni Cr2O4,Mo O2和Ni Mn2O4等氧化物;870℃氧化膜分层同700℃一致,但外层Ni O含量降低,内层Cr2O3厚度增加;980℃时外层Ni O已剥落掉,露出内部Cr2O3等氧化层,并出现了Al2O3内氧化层。     

Nb-Ti-Al合金及其硅化物涂层的高温氧化行为

采用电子束和真空自耗电弧熔炼法制备Nb-40Ti-7Al(质量分数,%)合金,利用料浆熔烧法在合金表面制备Si-Cr-Ti涂层,研究在1 400℃下合金与涂层的氧化行为。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及电子探针微区分析(EPMA)研究基体与涂层氧化前后的组织形貌变化及成分分布。结果表明:Nb-40Ti-7Al合金在1 400℃氧化1～11 h后,氧化产物均主要为TiNb2O7、TiO2、Al2O3;氧化前,涂层主要由(Nb,Ti,Cr,Al)Si2主体层与(Ti,Nb,Al)5Si3过渡层组成,高温氧化后涂层表面形成含有Al2O3、TiO2的SiO2阻挡层;合金与涂层的氧化行为均遵循抛物线规律,合金在1 400℃氧化11 h的单位面积质量增量为161.98 mg/cm2,而涂覆涂层后单位面积质量增量降至9.56 mg/cm2,表明Si-Cr-Ti涂层具备良好的高温抗氧化性能。     

奥氏体耐热不锈钢309S高温抗氧化性能研究

采用不连续称重法测得了奥氏体耐热不锈钢309S在不同温度下的高温氧化动力学曲线,结果表明309S钢高温氧化动力学曲线遵循抛物线规律.利用扫描电镜、X射线衍射和XPS的方法对氧化膜表面的形貌及化学元素沿氧化膜纵深方向的分布情况进行了研究,发现各温度下的氧化膜均均匀覆盖于基体表面;500℃下氧化膜氧化产物表层主要为Cr2O3和Fe2O3,内层主要为Cr2O3和NiO;1 000℃下氧化膜表层主要成分为Cr2O3、NiO、Fe3O4或Fe2O3,氧化膜内层基本不含NiO,主要为Cr2O3、Fe3O4或Fe2O3.     

Ni-Cr-Mo-W合金在900℃下的高温氧化行为研究

采用真空粉末冶金烧结法制备Ni-Cr-Mo-W高温合金,研究了Ni-Cr-Mo-W合金的表面氧化行为及氧化膜的组织形貌和物相组成。研究结果表明,Ni-Cr-Mo-W合金在900℃下氧化100h时,属于完全抗氧化级,表面氧化物层的主晶相为Cr2O3和具有尖晶石结构的NiCr2O4;添加一定量的难熔元素W,可提高Ni-Cr-Mo-W合金的抗高温氧化性。     

NiAl-31Cr-3Mo合金高温氧化性能研究

研究了NiAl-31Cr-3Mo合金在1250～1500 K空气中的氧化行为.实验结果表明:在实验温度范围内,合金的氧化动力学曲线符合抛物线规律;氧化过程中合金表面生成了以а-Al2O3为主的氧化膜,并且含有Cr2O3.采用扫描电镜和能谱分析研究了氧化产物的微观组织及{连成,并从合金的相组成探讨了NiAl-31Cr-3Mo合金的氧化机制.     

Dy对NiAl-31Cr-3Mo合金循环氧化性能的影响

研究了稀土元素Dy对NiAl-31Cr-3Mo合金在1300和1400K空气中的循环氧化行为的影响。结果表明：稀土元素Dy的添加显著提高了基体合金的抗循环氧化性能。X射线衍射与SEM分析表明：基体合金表面氧化膜主要由α-Al2O3构成，并含有少量的Cr2O3，而添加稀土元素Dy后，合金表面形成了单一的α-Al2O3氧化膜，在氧化膜与基体合金之间形成一层富Cr相，大大提高了氧化膜的粘附性，从而提高了合金的抗循环氧化性。采用EDAX分析研究了合金表面氧化产物的微观组织及成分，并从合金相组成探讨了稀土元素Dy提高基体NiAl-31Cr-3Mo合金的抗循环氧化性能的机制。     

Cu-19Ni-17Fe-19Cr合金的高温氧化行为

研究了Cu-19Ni-17Fe-19Cr合金在800,850,900℃下纯氧环境中的高温氧化行为。利用增重法拟合合金在不同温度下的氧化动力学曲线,通过XRD,SEM及EDS对氧化膜成分及形貌进行分析,探讨了合金的氧化机制。结果表明:合金的氧化动力学曲线在800℃时遵循抛物线规律,850,900℃时符合立方抛物线规律,氧化过程中合金表面生成复合氧化膜,氧化膜由各组元的混合氧化物组成,最外层为CuO,次外层以Cr2O3为主,随着氧化温度的升高,CuO膜层会横向生长覆盖Cr2O3膜层,综合分析表明合金在850℃下具有良好的高温抗氧化性。     

TA15钛合金高温氧化行为

研究TA15钛合金在750~950℃,空气中氧化1~150 h的氧化动力学规律,采用SEM、XRD及EPMA测试技术分析该合金氧化层的显微组织形貌、相组成和复合结构,并对氧化膜的生成机理进行探讨。结果表明:合金在750、850和950℃温度下的氧化行为均符合抛物线规律,但在950℃以上随氧化温度的升高和保温时间的延长,氧化质量增加值持续升高,并远大于750℃和850℃时的氧化质量增加。750℃和850℃下氧化150 h后,合金氧化层结构为TiO2/Al2O3/TiO2/基体;950℃下氧化150 h后合金的氧化层结构为TiO2/Al2O3/TiO2/Al2O3/TiO2/Ti3Al/基体。     

耐热不锈钢310S的高温氧化性能

利用增重法研究了耐热不锈钢310S在空气中800、900、1000℃下的高温氧化行为,绘制了氧化动力学曲线。利用SEM、XRD、EDS对氧化膜的结构及分布进行了表征。结果表明：800、900、1000℃下的氧化动力学曲线符合抛物线规律,具有优异的抗氧化性。氧化膜由致密的MnCr2O4、Cr2O3和内层SiO2组成,3层氧化膜是其抗氧化性能优异的主要原因。     

00Cr25Ni22Mo2N奥氏体不锈钢的高温氧化行为

采用静态增重法研究了00Cr25Ni22Mo2N奥氏体不锈钢在不同温度下的循环氧化动力学曲线.结果表明,00Cr25Ni22Mo2N不锈钢在700℃时的氧化动力学曲线是一条平行于时间轴的直线,这说明其在该温度下氧化反应非常微弱;在800和900℃时的氧化动力学曲线遵循抛物线氧化规律,具有良好的抗氧化性能.利用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射对氧化膜的表面形貌、截面形貌和相组成进行研究,发现该钢在3个温度下都生成了致密和黏附性好的保护性氧化膜,700℃生成的氧化膜主要由Cr2O3和Fe2O3组成,氧化膜很薄;800℃生成的氧化膜由Cr2O3、Fe2O3和少量的NiCr2O4、FeCr2O4组成,氧化膜厚度增加;900℃生成的氧化膜由Cr2O3、Fe2O3和NiCr2O4组成,氧化膜厚度进一步增加.认为氧化膜组成和结构是00Cr25Ni22Mo2N不锈钢具有良好抗高温氧化性能的重要原因.     

两种镍基合金涂层抗高温氧化性能研究

对自行研制的新型高铬镍基合金 (w(Cr) >40 % )涂层和传统的镍铬合金 (Ni70Cr30 )涂层在 6 5 0℃和80 0℃下的高温氧化动力学规律进行了研究。采用配有能谱分析仪的扫描电镜以及X射线衍射仪等对氧化产物的形貌和相组成等进行了分析。两种镍基合金涂层均表现出较好的抗高温氧化性能 ,尤其是由新型高铬合金制备的涂层 ,其表面生成了连续的Cr2 O3 保护膜 ,具有更低的氧化速度     

铸造镍基高温合金K35的高温力学和高温氧化行为

研究了某燃气轮机动力涡轮叶片材料K35合金的高温拉伸、蠕变和持久以及氧化动力学行为.结果表明,在室温至950℃的温度范围内,K35合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率等瞬时拉伸性能与IN738合金相当,但K35合金的成本远低于后者.K35合金的高温蠕变曲线表现为较短的减速阶段和加速阶段以及非常长的稳态阶段.在900℃、150～200MPa条件下的表观应力指数值是13,说明K35合金具有较高的蠕变抗力.TEM观察表明,K35合金的蠕变变形机制受控于位错通过球形γ'相的Orowan绕越过程.SEM观察表明K35合金的蠕变断裂是一个沿晶破坏过程,蠕变断裂特性服从Monkman-Grant规律.在同一温度下,K35合金的高温比强度与IN738合金相当.K35合金800℃的高温氧化动力学曲线服从抛物线规律,属于完全抗氧化级.K35合金的表面氧化膜以Cr2O3为主,也含有少量的NiCr2O4尖晶石和TiO/TiO2相.K35合金在高温氧化期间发生沿晶界或枝晶间的内氧化行为.氧化层分为3部分,分别是疏松的氧化外层,致密的氧化内层和内氧化层.     

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.     

SOFC金属连接体材料的高温氧化和导电性能

以固体氧化物燃料电池(SOFC)金属连接体为研究对象,分析了SUS 430铁素体不锈钢和Haynes 230合金在阴极气氛(空气)中模拟SOFC的高温氧化行为.利用薄膜X射线衍射技术研究了合金氧化物的相组成及演化过程,通过扫描电镜观察分析了合金氧化物表面的微观形貌和厚度.结果表明,两种合金的表面均形成了多层氧化物,它们依次为基体/Cr2O3/MnCr2O4尖晶石相.两种氧化物相分别形成于不同的氧化动力学阶段.氧化动力学外推和氧化物面比电阻估算结果表明,两种合金的高温氧化和导电性能均可满足作为SOFC金属连接体的使用要求.