Mg-9Al-0.5Zn-0.3Be熔体表面氧化行为

在Mg 9Al 0 .5Zn合金中添加 0 .3%铍 ,镁合金液抗氧化性能得到极大提高 ,可以直接暴露在大气中熔炼。X射线衍射表明 ,合金表面有结构远较氧化镁致密的氧化铍生成 ,从而导致整个氧化膜致密程度提高。利用俄歇电子能谱 (AES)进行氧化膜元素深度剖析发现 ,在含 0 .3%铍的镁合金液表面生成的氧化膜可以分为 3个亚层 :最外层为氧化镁层 ;中间层为致密复合层 ,由氧化铍、氧化镁和氧化铝组成 ;内层为氧化膜向基体的过渡层。热力学分析表明 ,氧化膜中的这种分层结构同镁的高蒸汽压以及自由能变化吻合。     

Mg-Ca合金表面氧化行为的研究

研究了几种不同Ca含量的Mg Ca二元合金表面氧化程度及其氧化膜形貌。合金表面氧化膜的XRD ,SEM ,TEM及其电子探针分析表明 ,Ca元素的加入可有效地减少镁合金熔体表面的氧化 ,且随着Ca含量的增加 ,氧化程度减弱 ,表面品质变好。含Ca镁合金熔体氧化膜由外到内分为MgO层、CaO层和MgO·CaO层。还从热力学角度探讨了Ca元素的阻燃机理。     

1420铝锂合金表面氧化膜特征分析

采用多种分析方法对1420铝锂合金表面氧化膜进行了分析。结果表明合金表面富集了元素Li和Mg，且表面主要为由Li和Mg的氧化物组成的疏松氧化膜，其厚度约为0.05mm。合金表面氧化膜的形成与温度密切相关，氧化膜从300℃开始形成速度较快，400℃以上迅速扩展并形成连续的氧化膜，且氧化膜的形貌发生明显变化。     

全片层组织TiAl–Nb合金的高温氧化行为及氧化层结构表征

以Ti-42Al-8Nb-0.2W-0.1Y(at%)合金为研究对象,通过热处理获得全片层组织,片层团尺寸约为85μm,在900℃空气条件下,对合金进行了100 h的抗氧化实验,主要研究了该Ti Al-Nb合金的高温抗氧化行为,并对氧化层的结构、成分及形成过程进行了深入分析。利用OM、SEM、XPS、XRD、和EDS对试样的微观结构、相组成及微区成分进行表征。结果表明:在900℃空气条件下,具有全片层组织的Ti Al-Nb合金,其恒温氧化动力学曲线符合近抛物线规律;长时氧化后,合金表面生成了结晶状颗粒氧化物,为Ti O2和A12O3的混合物;氧化层主要由外表面氧化层、中间过渡层和基体层构成,氧化膜完整厚度大约为6μm。由此可知,添加了合金元素且具有小尺寸片层团组织的Ti Al合金在900℃高温时,具有较好的抗氧化性能。     

新型Co-Al-W合金高温氧化行为研究

研究了γ′-Co3(Al,W)相沉淀强化的新型钴基高温合金,Co-Al-W抗高温氧化性能。利用SEM、EPMA、XRD等方法研究了新型Co-Al-W合金在800℃和900℃空气中静态氧化增重动力学和抗高温氧化机理,并与镍基高温合金Manaurite900相比较。研究发现,在800℃氧化时,9.8W合金抗氧化能力最强,但在900℃时,9.8W和7.5W合金的增重最大,Manaurite900和10.7W的抗氧化能力最好。合金在2种温度下氧化后,表面氧化膜主要由三层构成,即Co氧化物Co3O4组成的氧化膜最外层,Co、Al、W复杂氧化物组成的中间过渡层及Al和Co氧化物组成的氧化膜最内层。     

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。     

典型耐热镍基合金抗高温氧化行为研究

通过高温循环氧化实验,研究了3种镍基合金在1095和1150℃的高温抗氧化行为,并采用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)研究了氧化膜表面形貌、氧化膜厚度及成分。结果表明:BSTMUF601合金的抗氧化性能优于Inconel601合金和Incoloy800H合金,Incoloy800H合金抗氧化性能最差。1095℃下合金的氧化动力学曲线呈抛物线规律,1150℃下Incoloy800H合金抗氧化性显著降低,试样氧化极为严重,温度低于1150℃时合金均体现出良好的抗高温氧化能力。BSTMUF601和Inconel601合金氧化后表面生成一层致密的氧化膜,经分析主要是Cr和Al的氧化物,且氧化膜外层以Cr的氧化物为主,氧化膜厚度接近50μm,Incoloy800H合金表面氧化层中以Fe的不同结构氧化产物为主。     

含Ca阻燃镁合金的高温氧化行为

Ca的加人大大提高了镁合金的燃点,当Ca含量大于1.7%时,Mg-Ca合金能在1 173 K的高温下暴露于大气中30min而不燃烧.SEM和XRD分析表明:合金表面生成了主要由氧化钙和氧化镁组成的复杂氧化膜,氧化膜内侧组织主要是Mg2Ca,该氧化膜具有保护性,但薄厚不一,极不规则.高温氧化动力学研究显示:该合金在673 K和873 K氧化符合抛物线规律,而在773 K氧化遵循立方规律.热力学计算结果表明:在Mg-2.5Ca合金中从室温到1 143 K温度范围内Ca都比镁优先与氧结合生成CaO,当Ca含量降低到一定程度时,镁又与氧结合生成MgO,所以形成了MgO CaO的复合保护膜.     

含稀土元素的Mg-Al合金在NaCl溶液中腐蚀产物膜的研究

利用多种表面分析手段比较研究了纯Mg和Mg-8Al、Mg-8Al-RE等镁铝合金在Mg(OH)2饱和的3．5％NaCl溶液中的腐蚀产物膜的形貌及结构。发现Al元素的加入使镁合金表面形成含Mg、Al的复杂氧化物，有利于提高镁合金耐腐蚀性，稀土元素RE的加入有利于提高Al元素在氧化膜中的含量，形成具有三层结构的产物膜，进一步提高了Mg-Al合金的耐腐蚀性。     

混合稀土阻燃ZM5镁合金的氧化膜结构分析

通过添加0.1%的混合稀土(RE)到ZM5镁合金中,镁合金的起燃温度可提高约206℃,针对这种合金,利用SEM-EDS和X射线衍射分析表明,在高温下,该合金表面生成了一层由(RE)2O3(混合稀土氧化物)、MgO、Al2O3、Mg17Al12组成的致密氧化膜,混合稀土具有明显的表面富集现象;通过热力学研究氧化膜的形成过程发现,RE与MgO发生交互反应,使中间层的(RE)2O3增加,导致中间层致密度增加,从而起到阻燃的效果.     

高熵合金高温抗氧化性的研究进展

高熵合金在高温下具有优异的力学性能,但在高温下抗氧化性能的不足制约了其实际工业应用.概述了高熵合金的氧化机理,包括氧化动力学规律、氧化行为以及合金元素氧化顺序规律等,归纳了高熵合金在高温下存在的问题.在此基础上,重点综述了近年来高熵合金高温抗氧化性的研究进展.其中,通过添加可生成保护性氧化物的元素可以提高高熵合金氧化层...     

活性元素Y和Ce对Fe—25Cr—40Ni合金高温氧化的影响

用离子背散射和慢正电子束研究了活性元素Y和Ce对Fe-25Cr—40Ni合金在高温初期氧化动力学、氧化膜表层成份和微观缺陷结构的影响,实验结果表明了微量活性元素(≥0.05%)在高温氧化初期显著减少了合金的氧化速率,有效地促进了Cr_2O_3的生长,抑制了Fe和Ni氧化物的形成,改善了氧化膜的微观结构,活性元素结合进入氧化膜并在外层膜中(约几十nm)富集,活性元素Ce抗氧化机理不同于Y,Ce使合金氧化膜的空位缺陷显著降低,主要控制了阳离子沿晶格空位向外扩散,而含Y合金由氧化初期主要控制阳离子沿晶格扩散转变为主要控制阳离子沿晶界向外扩散。     

TiAl-Nb基合金高温抗氧化研究进展

TiAl-Nb基合金具有优异的综合性能,在先进飞行器及武器等耐高温部件中有巨大的应用潜力,但其高温抗氧化性能无法满足实际使用需求。综述了TiAl-Nb基合金高温抗氧化防护方面的研究进展,包括TiAl-Nb基合金的多元合金化、表面合金化、抗氧化涂层及其抗氧化机理,通过分析不同氧化防护措施的特性,展望了TiAl-Nb基合金高温抗氧化防护的发展趋势。国内外研究结果显示,通过多元合金化方法改善合金组织,并在氧化过程中促进形成保护性Al_2O_3而抑制形成TiO_2,是提高TiAl-Nb基合金高温抗氧化性能的有效手段。利用表面合金化对合金表面的显微组织和成分进行改善,氧化时促进抗氧化性能优良的Al_2O_3或SiO_2保护膜形成,显著提高了TiAl-Nb基合金的抗氧化性能。但高温下合金化层与基体之间的Al、Si、Ti等元素的互扩散会加剧合金化层的退化,进行表面多元合金化,特别是添加微量活性元素,对促进保护性氧化膜的形成及抑制互扩散有良好效果。通过制备表面抗氧化涂层,在氧化时生成保护性氧化膜,阻碍O的内扩散,能够起到良好的高温抗氧化作用,但需要解决涂层/基体合金的结合力较差和反应扩散等问题,制备复合涂层或扩散阻挡层是解决上述问题的有效途径。     

合金元素对Nb-Ti-Al-C合金氧化行为的影响

利用真空非自耗电弧炉制备不同Al含量的Nb-25Ti-8C合金,研究Nb-Ti-Al-C合金的组织结构及其高温氧化行为。研究表明,Nb-25Ti-8C-(0,5,10)Al合金由Nbss和(Nb,Ti)C两相构成;Nb-25Ti-8C-15Al合金由Nbss、(Nb,Ti)C和Nb3Al三相构成。800~1000℃氧化过程中,合金氧化膜为由Nb2O5,Ti O2,Al2O3,Nb O2及Ti Nb2O7多种氧化物构成的混合氧化膜。Ti、Al活性元素可优先与氧发生选择性氧化,抑制氧化物Nb2O5生成,提高氧化膜致密度和合金抗氧化性,并且氧化温度越高,Al元素改善铌合金抗氧化性能效果越明显。Nb-25Ti-8C合金800℃氧化时表现出良好的抗氧化性能,1000℃氧化时Nb-25Ti-8C-x Al合金的抗氧化性能明显优于C-103。随氧化温度升高,氧化膜中Nb2O5含量增加,导致氧化膜与合金基体的内应力增大,引起外层氧化膜脱落。碳化物中C元素以CO2形式挥发导致氧化层表面形成氧化空洞。     

Al和Mg对锌合金镀液抗高温氧化性能的影响

制备8种不同Al、Mg含量的锌合金镀液,采用SEM、XRD等分析方法,研究Al和Mg元素对锌合金镀液表面氧化的影响。结果表明:Mg含量增加会加剧镀液表面的氧化,而Al含量增加会抑制镀液表面氧化;在Mg含量为0.5%的合金镀液中,当Al含量≥0.1%时,氧化膜层中出现混合氧化物MgAl_2O_4相,减少了氧化膜层中MgO的含量;Mg含量为0.5%的镀液中添加0.075%的Al,其镀层具有良好的耐高温氧化性。     

FeCrNiAl系高熵合金高温氧化行为及组织演变研究

研究了FeCrNiAl系高熵合金的高温氧化行为,建立了合金的氧化动力学模型,同时借助XRD、SEM和能谱分析,对合金氧化物相结构及形貌和成分进行表征,分析了合金的氧化机理。结果表明合金在800~1000℃都是完全抗氧化的,随着氧化温度的提高,合金氧化速率先增加后减小,1000℃的平均氧化速率小于800℃的平均氧化速率;各个温度下试样单位面积的氧化增重与氧化时间的关系满足抛物线规律,计算得到合金的氧化激活能为167.507 kJ/mol;800℃下枝晶内的氧化产物全部是棒状的金红石结构TiO_2,而枝晶间氧化产物则主要是片层状、紧密相连的Cr_2O_3和TiO_2;900和950℃下形成的氧化膜中主要氧化物均为TiO_2,900℃还含有Cr_2O_3和Fe2O3,950℃氧化膜中还含有α-Al_2O_3。在1000℃合金表面仅形成致密的α-Al_2O_3薄膜,使合金表现出更为优异的抗氧化性能。     

合金钎料高温抗氧化性能之评价

本文提出采用热分析方法所得的实验结果表征各类属非挥发性氧化物包括贵金属添加元素的合金钎料高温抗氧化性能。使用“简约急剧氧化温度”和“相对急剧氧化速率”指标考察合金钎料在高温下的抗氧化稳定性。运用热重－差热分析法（ＴＧ－ＤＴＡ）具体对低熔点锡合金及贵金属添加成分钎料的熔融－氧化过程进行了定量测定和分析，实验结果表明：此方法可对合金钎料的高温抗氧化特性作出有效的评价。     

高Cr镍基单晶合金1050℃的高温氧化性能

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱(EDAX)等手段,研究了一种高Cr镍基单晶高温合金在1050℃的高温氧化行为.结果表明,氧化初期合金增重迅速,氧化增重不遵循抛物线规律,表面氧化膜出现剥落,氧化过程由形成Al2O3和Cr2O3所控制.高温氧化期间,合金发生明显的外氧化和内氧化,外氧化膜Cr2O3和(Ni,Co)Cr2O4组成,内氧化物为Al2O3.在内氧化物上方出现贫Al富Ta区,元素贫化区尺寸随时间的延长而增大,富Ta相抑制基体中Al向外扩散,并抑制氧化膜生长.     

Al-25Cu-12Mg合金的高温氧化行为研究

采用X射线衍射技术、扫描电子分析等分析方法,对Al-25Cu-12Mg合金的高温氧化行为、氧化层的形貌和成分进行了分析。结果表明,Al-25Cu-12Mg合金在同一温度下进行高温氧化,随氧化时间增加,氧化增重不断增加;在氧化时间相同时,随氧化温度升高,氧化增重显著增加。Al-25Cu-12Mg合金在温度较低时,样品基本上不氧化,只在样品表面形成一层氧化膜,阻止样品继续氧化;在温度较高时,随氧化时间的延长,样品表面形成的氧化膜遭到破坏,氧化膜破裂剥落,已不能阻止样品的继续氧化。     

Al_(0.5)CrCoFeNi高熵合金高温氧化的研究

采用真空电弧炉在氩气保护下熔炼Al0.5Cr Co Fe Ni高熵合金,在不同温度(800~1100℃)下进行100 h的高温氧化实验,测定其氧化动力曲线,采用X射线衍射仪和扫描电镜等方法分析氧化层结构和形貌。结果表明:Al0.5Cr Co Fe Ni高熵合金在800和900℃形成的氧化膜较完整且致密,具有较为优异的抗氧化性能。在1000和1100℃形成的氧化膜较厚,膜内有大量裂纹与孔洞,抗氧化性能较差。氧化初期,界面反应起主导作用,随着氧化膜的生长,扩散过程发挥越来越重要的作用,成为继续氧化的控制因素,以致一种或多种合金元素氧化物在表面析出,形成尖晶石类内层氧化物Ni Cr2O4、Co Cr2O4、Fe(Cr,Al)2O4内氧化层。在高温氧化过程中,N2会参与反应,与Al发生较强反应,生成Al N颗粒,进一步的氧化过程使Al N再次氧化,N2逃逸,留下具有Al N外形的空洞。