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.     

Ta含量对镍基粉末高温合金高温氧化性能的影响

采用XRD、FEG-SEM和EDS等实验技术对不同Ta含量合金在800℃条件下进行抗氧化性能的研究。结果表明,含Ta合金的氧化增重和氧化时间的关系曲线符合抛物线规律,氧化层为Al_2O_3+NiCr_2O_4+Ta_2O_5+(Ti/Cr)TaO_4的复合氧化物结构,而随着Ta含量的增加,氧化层厚度减小,且氧化深度变浅,氧化层也变得更加平滑而致密。实验发现,在外层和内层氧化层之间存在富Ta的氧化物Ta_2O_5、(Ti/Cr)TaO_4,很容易与Cr_2O_3结合形成CrTaO_4,从而减少高温下Cr_2O_3氧化物的挥发损失,提高合金的抗氧化性能。富Ta氧化物Ta_2O_5、(Ti/Cr)TaO_4的出现能阻碍金属阳离子向外扩散的速率,Ta元素的加入改变了氧化层离子扩散速率从而提高了合金的抗氧化性能。     

Si对Hastelloy N合金氧化行为的影响

利用不连续增重法,研究了不同Si含量的Hastelloy N合金850℃恒温氧化行为。结果表明,随Si含量的增加,氧化动力学曲线保持抛物线规律。氧化100 h后,氧化膜出现分层现象,最外层均为NiO、NiFe_2O_4等复合氧化物,中间层为Cr_2O_3、MoO_2等氧化物。由于在氧化层与基体界面处形成连续致密的SiO_2层,有效阻止Cr离子向外扩散进入氧化层,促进Hastelloy N合金中间层形成较为致密的Cr_2O_3氧化层,提高了合金的抗氧化性能。     

铸造镍基高温合金K447的高温氧化行为

用静态增重法测定了铸造镍基高温合金K447在700℃～950℃空气中的恒温氧化行为,其氧化动力学符合抛物线规律.在900℃以下为完全抗氧化级,在900℃～950℃为抗氧化级.X射线衍射、扫描电镜和能谱分析表明,K447氧化膜分为3层：外层是疏松的Cr2O3和TiO2的混合物,并含有少量的NiO及NiCr2O4尖晶石;中间层是Cr2O3;内氧化物层是Al2O3,并含有少量TiN.     

Al和C0对K4169合金950℃高温氧化行为的影响

利用热重分析法、X射线衍射、扫描电镜和能谱分析研究了Al和Co含量对K4169高温合金950℃高温氧化行为的影响,结果表明:合金氧化动力学符合抛物线规律;添加Al和Co的合金氧化产物颗粒比原始成分合金的细小;Al含量的增加增强了合金的高温抗氧化能力,而Co含量的增加降低了合金的高温抗氧化性能.当Al含量为1.45 wt%、Co含量为0.3 wt%时,合金的高温抗氧化性能最好,而原始成分合金的高温抗氧化性能最差.不同Al、Co含量K4169合金氧化膜都分为3层:外层主要是疏松的Cr2O3和TiO2的混合层,还含有少量的NiO和NiCr2O4尖晶石相;中间层是Cr2O3保护层;内氧化物层是Al2O3.     

Haynes230合金在1100℃的恒温氧化行为

利用SAXD和SEM(EDAx)研究了Haynes 230合金在1100℃的恒温氧化行为.结果表明:氧化膜主要由Cr2O3和(Ni、Mn、Cr)3O4组成.随着氧化时间的延长,形成了多层氧化膜.外部的(Ni、Mn、Cr)3O4氧化膜可以阻止内部Cr2O3氧化层的挥发.氧化增重近似遵循抛物线规律.由于Cr和Mn的快速向外扩散,靠近氧化膜的基体化学成分发生变化,从而导致合金表层组织恶化,形成沿晶界分布的富Al的内氧化物、孔洞以及无碳化物区域.     

不同方法制备的Cu-Cr合金的氧化行为

采用粉末冶金（PM）、机械合金化（MA）及磁控溅射（MS）方法制备了具有不同显微组织的二元双相Cu-Cr合金（PM Cu-25Cr,MA Cu-20Cr和MS Cu-20Cr)。结果表明：经700℃，0.1MPa纯氧气氧化后，PM Cu-25Cr合金形成了包含CuO,Cu2O,Cr2O3及CuCr2O4的复杂混合氧化膜，氧化增重最大；MA Cu-20Cr合金在混合的氧化膜下出现了连续的Cr2O3层，氧化增重次之；MS Cu-20Cr合金涂层则形成了简单CuO与Cr2O3的两层膜结构，氧化增重最小。氧化行为的差异与合金显微组织的细化程度有密切关系。     

NiCrAIY涂层对Ni基高温合金K17抗氧化性能的影响

采用电弧离子镀技术在铸造Ni基高温合金K17上沉积NiCrAlY涂层,测定了K17合金和NiCrAlY涂层在900℃～1100℃的氧化动力学曲线.实验结果表明:K17合金和NiCrAlY涂层在不同温度静态空气中氧化动力学曲线基本符合抛物线规律.900℃和1000℃时,K17合金上沉积NiCrAlY涂层后,明显改善了合金的抗氧化性.1100℃时,涂层的保护作用不如900℃和1000℃.900℃氧化时,NiCrAlY涂层氧化膜由α-A12O3和Cr2O3组成;1000℃氧化时,氧化初期,NiO、Cr2O3和A12O3 3种氧化物同时生成.随着氧化的进行,不仅氧化膜增厚,而且发生较复杂的反应,氧化膜的相组成发生变化.随着氧化温度升高,涂层和基体之间元素扩散加剧,Ti从基体扩散到涂层表面形成氧化物是导致涂层抗氧化性降低的原因之一.氧化膜从涂层上剥落下来,也导致了涂层抗氧化能力降低.     

Cr对镍基合金在超临界水中氧化行为的影响研究

研究了3种Cr含量Ni-Fe-Cr合金在700℃/25 MPa纯水蒸汽环境中的氧化行为,重点分析了氧化动力学、氧化膜相组成及微观结构的变化规律。结果表明,随Cr含量的增加,合金在超临界水中的氧化增重持续降低,失稳氧化发生时间被延长,合金的抗氧化性能得到显著改善。在超临界水环境中,Cr2O3氧化膜更容易失效,维持保护性Cr2O3氧化膜稳定的临界Cr含量相比于干燥空气中的要高;Ni-Fe-Cr合金在超临界水中氧化时优先生成Cr2O3氧化膜,其中较低Cr含量的合金长期氧化后,在两层氧化膜界面处会形成较薄的富Ni氧化膜。     

Al和Co对K4169合金950℃高温氧化行为的影响

利用热重分析法、X射线衍射、扫描电镜和能谱分析研究了Al和Co含量对K4169高温合金950℃高温氧化行为的影响,结果表明:合金氧化动力学符合抛物线规律;添加Al和Co的合金氧化产物颗粒比原始成分合金的细小;Al含量的增加增强了合金的高温抗氧化能力,而Co含量的增加降低了合金的高温抗氧化性能。当Al含量为1.45 wt%、Co含量为0.3 wt%时,合金的高温抗氧化性能最好,而原始成分合金的高温抗氧化性能最差。不同Al、Co含量K4169合金氧化膜都分为3层:外层主要是疏松的Cr2O3和TiO2的混合层,还含有少量的NiO和NiCr2O4尖晶石相;中间层是Cr2O3保护层;内氧化物层是Al2O3。     

石墨含量对镍基高温合金在900 ℃氧化行为的影响

采用粉末冶金方法制各不同石墨含量(0%、3%、6%)的镍基高温合金,研究合金材料在900℃和100 h下的恒温氧化行为,用扫描电镜和X射线衍射对其氧化表面形貌和成分进行观察和分析.结果表明:石墨含量较低(0%,3%)时,镍基合金氧化动力学符合抛物线规律,表面氧化膜无剥落;石墨含量为0%的合金氧化膜由Cr2O3和NiCr2O4组成,石墨含量为3%的合金氧化膜由Cr2O3组成,当石墨含量增加到6%时,大量石墨的氧化分解导致合金初始氧化严重,石墨分解后的孔洞加速氧化反应过程.根据氧化膜的组成分析了合金的氧化机制.     

新型Co-Al-W合金高温氧化激活能研究

钴-铝-钨合金是一种由γ′-Co3(Al,W)相沉淀强化的新型钴基高温合金。测定了该合金在800和900℃下空气氧化增重动力学数据,通过线性拟合得到合金在不同温度下的氧化速率常数。根据氧化速率常数的Arrhenius关系,计算合金在800和900℃高温环境中的氧化激活能。研究发现,7.5W、9W和10.7W合金中9W合金氧化激活能最高;合金元素Mo、Nb、Ta和Ti加入之后,Co-Al-W合金的氧化增重和氧化激活能发生变化,由此可以预测该合金在高温环境中的抗氧化能力。     

Ti600合金的高温氧化行为研究

研究了Ti600合金在600~750℃下的高温氧化行为。采用连续氧化增重的方法及氧化速度常数、氧化活度等理论计算了合金氧化的热力学和动力学规律;用XRD、SEM、EDS等手段研究保护膜的表面相结构和表面形貌以及截面元素分布。结果表明:Ti600合金在700℃以下均有较好的抗氧化性能,其连续氧化动力学曲线基本符合抛物线规律;在750℃,氧化较严重,其连续氧化动力学曲线近似符合抛物线-直线规律。氧化层由金红石型的TiO2氧化物和少量的Al2O3组成。Al2O3能阻止氧的渗入,降低氧化速度。     

高铬含量Fe-Cr合金800℃的循环和恒温高温氧化行为

研究了高铬含量的Fe-20Cr、Fe-30Cr和Fe-40Cr三种合金在800℃,空气中的循环氧化行为和0.1 MPa纯氧气中的恒温氧化行为。三种合金在循环氧化条件下的氧化动力学均不规则,随着Cr含量的增加,其抗氧化性能逐渐增强。24 h氧化后,Fe-20Cr单位面积增质最大,其值为2.21×10^-2 mg/(cm^2·h),Fe-40Cr单位面积增质最小,其值为1.45×10^-2mg/(cm^2·h)。结果表明:三种合金的恒温氧化动力学曲线均可分为暂态氧化和稳态氧化两个阶段,每个阶段都能较好地符合抛物线规律。总体上来说,恒温条件下三种合金都具有优异的抗高温氧化性能,其24 h单位面积氧化增质比循环氧化下降了将近一个数量级。但随着Cr含量的增加,三种合金抗氧化性能逐渐下降,Fe-20Cr反而具有最佳的抗氧化性能。在循环和恒温氧化条件下,三种Fe-Cr合金均生成了单一的保护性Cr2O3外氧化膜。     

预氧化温度对GH3128合金抗高温循环氧化性能的影响

采用热重法并结合SEM、EDAX等分析手段,研究了预氧化温度对GH3128合金抗高温(1100℃)循环氧化性能的影响。结果表明:在适当温度下进行预氧化处理可有效提高合金的抗高温循环氧化性能。GH3128合金经预氧化处理后抗高温循环氧化性能的优劣主要取决于两种因素的综合作用,其一是合金表面元素Cr的选择性氧化,形成致密均匀的保护性预氧化膜,提高合金抗高温循环氧化性能;其二是合金中元素Ti、Cr的晶界偏析加剧,加速晶界氧化并导致显微裂纹等缺陷产生,降低合金的抗高温循环氧化性能。900℃预氧化处理的GH3128合金试样具有最佳的抗高温循环氧化性能,该温度下预氧化膜形成较好且合金元素Ti、Cr的晶界偏析作用相对较弱。     

High-Temperature Oxidation Behavior of Refractory High-Entropy Alloys: Effect of Alloy Composition

The high-temperature oxidation behavior of a new family of refractory high-entropy alloys (HEAs) with compositions of W–Mo–Cr–Ti–Al, Nb–Mo–Cr–Ti–Al and Ta–Mo–Cr–Ti–Al was studied at 1000 and 1100 °C. Based on these equimolar starting compositions, the main incentive of this study was to select the most promising alloy system whose properties may then be successively improved. Despite the high amount of refractory elements, Ta–Mo–Cr–Ti–Al showed good oxidation resistance at 1000 and 1100 °C. Moderate values of mass gain and complex oxidation kinetics were observed for the W- and Nb-containing HEAs. These alloys formed inhomogeneous oxide scales possessing regions with thick and porous layers as well as areas revealing quite thin oxide scales due to the formation of discontinuous Cr- and Al-rich scales. The most promising behavior was shown by the alloy Ta–Mo–Cr–Ti–Al which followed the parabolic rate law for oxide growth due to the formation of a thin and compact Al-rich layer.     

Ti65合金磷酸盐涂层抗高温氧化性能研究

目的通过表面涂层提高高温钛合金Ti65的抗高温氧化性能。方法采用喷涂法在Ti65合金基体上制备以磷酸铝为粘结剂、Al和Al/SiC为填料的两种磷酸盐抗高温氧化复合涂层。研究Ti65合金和涂层样品在650℃准等温、静态空气条件下的氧化动力学行为。用XRD和SEM/EDS分别对涂层样品氧化前后的物相组成、组织形貌和微区成分进行表征分析;用电子探针(EPMA)分析涂层样品的元素分布情况。结果650℃抗高温氧化实验结果表明,磷酸盐涂层样品的准等温氧化动力学曲线均符合抛物线规律,两种涂层样品的抛物线氧化速率常数kp分别为3.922×10^-2、1.768×10^-2 mg/(cm^2·h^1/2)和2.48×10^-2、3.385×10^-4 mg/(cm^2·h^1/2),均小于Ti65合金,氧化增重显著降低。以Al/SiC为填料的磷酸铝涂层的抗氧化性能最好,氧化1000 h,质量增加0.20 mg/cm^2,约为Ti65基体氧化增重(1.13 mg/cm^2)的1/6。微观分析结果表明,两种磷酸盐涂层样品在650℃准等温氧化后,涂层与基体形成扩散层,生成TiAl3金属间化合物,涂层表面均保持完好,没有裂纹和孔隙,有效阻止了氧元素向Ti65基体的扩散,保护基体不受氧化。结论磷酸盐涂层能有效阻止650℃温度下氧向Ti65合金基体的扩散,具有优异的抗高温氧化性能。     

水蒸气对Ni-20Cr合金及其溅射微晶涂层1000℃氧化行为的影响

研究了Ni-20Cr合金及其溅射微晶涂层在1000℃下H     

Effect of Cr, Nb, Mn, V, W and Si on high temperature oxidation of TiAl alloys

Alloys of Ti−(47,51)Al, Ti47Al−4Cr, Ti48Al−2Cr2Nb, Ti47Al−1Mn, Ti39.4Al−10V, Ti48.4Al−1.9W, and Ti43Al−2W0.1Si were oxidized at temperatures between 800 and 1000 °C in air to determine the effect of each alloying element on oxidation behavior. Among the alloys tested, the Ti48.4Al-1.9W alloy displayed the best oxidation resistance, due to the beneficial effects of W, whereas the Ti39.4Al-10V alloy displayed the worst oxidation resistance, due to the formation of volatile V-oxides. Cr was harmful while Nb was beneficial. The oxidation rate of each alloy was not strictly proportional to temperature, because each alloying element had different temperature sensitivity with respect to oxidation rate.     

Si对625合金激光熔覆层高温氧化特性的影响

利用循环氧化法,研究了不同Si含量（0%,1%,3%,质量分数）的625合金熔覆层在700、800、900 ℃下氧化144 h后的高温氧化行为。用XRD分析了氧化物相。通过SEM/EDS研究了氧化物表面和截面的形貌、元素组成和氧化膜的厚度。结果表明,不同温度下试样的氧化动力学都保持抛物线规律,随着温度的升高,氧化增重逐渐增加。通过观察,在900 ℃时,0% Si含量的625合金熔覆层出现了氧化膜大面积剥落的情况,3% Si含量的合金熔覆层氧化膜保持完整。在700 ℃时,随着Si含量增加,氧化膜表面的氧化颗粒尺寸减小且更加致密,同时促进了Cr₂O₃氧化物的生成。在700 ℃下,0 % Si含量的试样出现了大片的内氧化区域;1% Si含量的试样基体部分出现了2处条状的含Ni,Cr,Mo的氧化物相区;而3% Si含量的试样氧化后由于生成了富Si的内氧化层,这阻止了内氧化的发生。外层Cr₂O₃氧化膜和内层SiO₂的联合作用既阻止了O阴离子的渗入也抑制了Fe等金属离子的扩散,提高了合金熔覆层的抗氧化性。