新型镍基高温合金在950℃和1000℃的氧化行为

利用热重分析法、XRD和SEM(EDX)研究了1种新型镍基高温合金在950℃和1000℃的高温氧化行为。合金在950℃氧化时，氧化增重遵循抛物线规律，表面氧化膜无剥落，在1000℃氧化时表面氧化膜出现剥落，仍近似遵循抛物线规律。氧化膜由Cr2O3，Ni，Co)Cr2O4，TiO2，SiO2和Al2O3组成，并有内氧化现象发生。合金在1000℃的氧化速度比在950℃时约高出1个数量级。根据氧化膜的组成进一步分析了合金的氧化机理。     

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。     

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.     

W对第三代单晶高温合金抗氧化性能的影响

采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)等方法研究了不同W含量的3种试验单晶高温合金在1100℃的恒温氧化行为。结果表明:8%W合金氧化增重最大,6%与7%W的增重量相当,3种合金氧化动力学曲线近似遵从抛物线规律。试验合金氧化100 h后氧化膜剥落严重,8%W含量试验合金表面氧化膜剥落较6%和7%W合金严重,氧化膜由3层构成:最外层主要为(Ni,Co)O;中间层主要为氧化物和尖晶石相;最内层是连续的A1_2O_3层。在合金基体形成了γ'贫化层。在本合金体系下,随W元素含量变化,改变了试验合金1100℃氧化机制,在合金设计时,兼顾合金高温强度与抗氧化性能,应选择W含量不超过7%为宜。     

新型镍基高温合金950℃氧化行为的研究

利用静态增重法研究新型镍基高温合金950℃氧化动力学,氧化增重分段遵循抛物线规律.并且通过XRD、SEM和EDX等观察和分析.结果表明,新型镍基高温合金氧化膜的组成主要以Cr2O3为主,并且含有(Co,Ni)Cr2 O4,Al2O3及TiO2,在氧化过程中,发生了内氧化.     

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.     

Ni-22Cr-20Co-18W合金在1100℃时氧化膜的演变

采用扫描电子显微镜和X射线衍射分析仪研究了1100℃下Ni-22Cr-20Co-18W合金氧化膜的演变规律。结果显示,在氧化初始阶段,表面形成了Cr2O3,NiO和(Co,Ni,Mn,Cr)3O4混合氧化膜,后者为M3O4型氧化物。长时间氧化后,氧化膜由单层转变为双层,在内层形成连续的Cr2O3膜,在外层形成可以抑制内层Cr2O3挥发的致密NiO氧化膜;同时氧化空位在氧化膜与合金基体界面处形成,并且Al元素的内氧化也在该处发生。     

一种含铝奥氏体不锈钢的高温氧化行为

采用称量法研究了新型Cr21Ni35NbAl合金分别在700 ℃、800 ℃和900 ℃空气中的静态氧化行为,并绘制其高温氧化动力学质量增加曲线。结合X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS）对高温氧化膜层的形貌及结构进行表征。结果表明：新合金的高温氧化动力学质量增加曲线遵循抛物线规律,700 ℃氧化膜主要为(Fe0.6Cr0.4)2O3和少量Al2O3;800 ℃氧化膜较为复杂,主要为Al2O3、(Al0.9Cr0.1)2O3和少量Fe(Cr, Al)2O4;900 ℃时氧化膜主要为Al2O3和少量(Al0.9Cr0.1)2O3。     

含石墨镍铬基合金的高温氧化行为

利用热重分析法、X射线衍射法和扫描电镜研究了不同石墨含量(0%、3%、6%、9%)镍铬基高温合金在800℃、900℃和950℃下的高温氧化行为。合金在石墨含量较低,800℃、900℃氧化时,氧化增重基本遵循抛物线规律,表面氧化膜无剥落,在950℃氧化时表面氧化膜出现剥落,近似直线规律。900℃氧化时,含石墨0%、3%的合金氧化膜由Cr2O3和NiCr2O4组成。根据氧化膜的组成分析了合金的氧化机理。     

熔模铸造Co22合金的高温氧化性及氧化层生长

研究了熔模铸造钴基高温合金22Co-21Ni-29Cr-2.2Nb-Fe在1 050、1 150和1 250℃下的恒温氧化行为,并采用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪分析了合金氧化层形貌及成分。结果表明,Co22合金在1 050~1 250℃下的氧化增重遵守二次抛物线规律,且随着温度的升高而增大;合金在氧化后形成了连续的氧化层,其中内层为Cr2O3氧化膜,外层由(Fe,Ni,Co,Cr)3O4尖晶石和少量的CrNbO4构成。合金氧化层的生长可分为3个阶段,第1阶段氧化层为Cr2O3氧化膜,第2阶段氧化层由内Cr2O3层与离散分布在外表面的Fe,Ni,Co和Nb的氧化物组成,且在氧化层的外表面出现了沿基体晶界分布的岛状氧化物区,第3阶段形成了外(Fe、Ni、Co、Cr)3O4尖晶石-内Cr2O3的双层氧化层结构并伴有少量的CrNbO4离散分布于外表面。     

AlCoCrFeNiTi_(0.5)高熵合金的高温氧化行为

采用水冷铜坩埚真空感应悬浮熔炼法制备AlCoCrFeNiTi_(0.5)多主元高熵合金,研究合金在800、900、1000和1100℃下的高温氧化行为,采用XRD,SEM及EDS对氧化膜的成分及形貌进行了分析,探索了合金的氧化机制。结果表明,合金的氧化动力学曲线在800和900℃时近似遵循六次方抛物线规律,在1000和1100℃时近似遵循四次方抛物线规律。合金具有优异的抗氧化性,在800、900和1100℃下为抗氧化级别,而在1000℃下为完全抗氧化级别。合金的氧化主要发生在枝晶间和共晶区,呈岛状团聚堆叠生长,1100℃氧化时该区域的氧化物发生明显剥落,氧化产物主要是TiO_2、Fe_2TiO_5和FeCr_2O_4等;而枝晶相的氧化产物较单一,1000℃及以下温度氧化时为弥散分布的Al_2O_3颗粒,1100℃氧化时为致密的Al_2O_3氧化层。高温氧化后,合金基体相结构稳定,未出现软化现象。     

Oxidation Behavior of K4750 Alloy at Temperatures Between 750 ℃and 1000 ℃

This study investigated the oxidation behavior of a new casting Ni-based superalloy K4750 at 750 ℃-1000 ℃ in air for 100 h-1000 h by isothermal oxidation tests.The oxidation-kinetic curves were plotted by the static discontinuous weight gain method.Observation and identification of oxidation products were conducted using scanning electron microscopy(SEM),energy dispersive spectroscopy (EDS),electron probe micro-analysis (EPMA) and X-ray diffraction (XRD).X-ray photoelectron spectrometer (XPS) was also used to analyze the chemical state of elements and the distribution in depth.The results showed that the oxidation-kinetic curves of K4750 alloy basically obeyed the parabolic law.The average oxidation rate below 900 ℃ was less than 0.1 g/m2.h which meant the alloy was at a complete anti-oxidation grade,and the alloy was at an anti-oxidation grade at 1000 ℃.The predominant surface oxide was Cr2O3,and a double layer structure of the oxide scale was observed at all tested temperatures as time increased.The outer oxide layer contained continuous Cr2O3 and a small amount of oxides mixed TiO2 and NiCr2O4,while the inner oxide layer was composed with Al2O3.The oxidation process could be interpreted by the competitive oxidation of different elements.The diffusion rate of Ti through Cr2O3 layer increased with increasing temperature,and thus the generation of TiO2 was advantageous.The dispersed TiO2 reaching a certain amount destroyed the continuity of the surface oxide layer,which accounted for the reduction of oxidation resistance of K4750 alloy at high temperatures.     

TA2表面等离子渗铌合金层在700~900 ℃的氧化行为

采用双辉技术在TA2基体表面渗入铌形成结构致密、与基体形成冶金结合的钛铌合金层。结合XRD、SEM及EDS等手段分析渗铌和未渗铌TA2试样分别在700、800、900℃的高温氧化行为。实验结果表明:随着氧化温度的提高,氧化增重增加,渗铌比未渗铌的氧化增重降低,抗高温氧化性能改善,特别在900℃铌的作用明显;对渗铌和未渗铌TA2在900℃分别氧化20、40、100 h后氧化层的表面及截面进行分析,获得对合金层成分、结构、氧化性能之间关系的认识。钛铌合金层高温氧化后的氧化层是由三部分组成:外层是由高浓度合金层氧化而形成,其氧化产物主要是Nb2O5/TiO2,中间层主要由TiO2/TiO和Nb2O5组成,内层是分布着条状的富铌相。     

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。     

Pd-Ni-Al涂层的高温短期氧化行为

在M38镍基高温合金上电镀Pd-20 mass%Ni合金，采用低压固体粉末包埋渗铝方法制备钯改性铝化物涂层，XRD分析表明，涂层主要由β-(Ni,Pd)Al相组成.利用TGA、SEM等方法，研究了涂层在800℃、900℃和1100℃的高温氧化行为表明，β-(Ni,Pd)Al涂层恒温氧化动力学遵循抛物线规律；1000℃氧化动力学则不遵循抛物线规律.在800℃和900℃下，β-(Ni,Pd)Al 涂层表面氧化产物包括α-Al2O3、θ-Al2O3和少量的γ-Al2O3；在1000℃下，涂层表面存在α-Al2O3和θ-Al2O3两种氧化物；在1100℃下，涂层表面氧化产物主要是α-Al2O3.此外，在各温度下涂层表面的氧化产物中都含有少量的TiO2，随着温度升高，其含量增加.     

扩散铝涂层的制备及其对γ-TiAl基体的防护

采用电弧离子镀在γ-TiAl基体上镀铝后进行扩散处理,制备出了扩散铝涂层,涂层与基体结合良好,无贯穿性裂纹,EDX和XRD分析表明涂层由厚的TiAl3外层和薄的TiAl2内层构成．900℃空气中的高温氧化实验结果显示：γ-TiAl氧化后生成了疏松多层的Ti和Al氧化物的混合物,其抗高温氧化性能很差;施加扩散铝涂层后,高温下生成了一层连续致密的Al2O3膜,抗氧化性能显著提高,同时讨论了涂层的氧化和退化机制．     

一种镍基单晶高温合金的恒温氧化行为

通过静态增重法对一种镍基单晶高温合金在900℃和1000℃的恒温氧化行为进行了测定,并利用X射线衍射和扫描电镜对氧化产物进行了分析。结果表明,该合金在900℃和1000℃均为完全抗氧化级,900℃的氧化速率明显低于1000℃的氧化速率。合金的氧化产物以(Ni,Co)O为主,并形成了较多的α-Al₂O₃ 和较少量的Cr₂O₃,同时形成了CrTaO₄及（Ni,Co）Al₂O₄和 Co(Al,Cr)₂O₄等尖晶石氧化物。氧化物呈层状分布,(Ni,Co)O在最外层,而Al₂O₃在内层。另外,在靠近α-Al₂O₃层的合金基体中出现了内氮化物。     

Ti60高温钛合金氧化行为研究

研究Ti60高温钛合金在600～750 ℃范围内的氧化行为.氧化增重试验及XRD、SEM分析结果表明,Ti60合金在600～750 ℃范围内氧化0～100 h条件下,由Wagner的氧化经验公式计算得氧化指数n在1～2之间,氧化激活能为256 kJ/mol,氧化符合线性-抛物线混合规律.在600 ℃氧化100 h及750 ℃氧化10 h,氧化产物为TiO2,经750 ℃、100 h长时间氧化后,表面有少量Al2O3生成,氧化物优先沿原始β晶界形核.氧除了会在试样表面形成氧化层外,还会向基体中扩散形成脆性富氧层,从而影响合金力学性能.随着氧化温度的升高和时间的延长,富氧层厚度增厚.     

W、B、Y微合金化高铌TiAl基合金高温抗氧化性研究

使用元素W、B、Y对Ti-45Al-8Nb合金进行了微合金化,研究了微合金化后高铌TiAl基合金在900℃静止空气中的断续氧化行为。结果表明,与Ti-45Al-8Nb合金相比,经过0.2B与0.1Y联合微合金化后合金的氧化增重小,氧化膜与基体的粘附性强,抗氧化性明显改善;经过0.2W与0.1Y微合金化后合金氧化增重明显,氧化膜容易脱落,合金抗氧化性下降;经过0.2B、0.2W、0.1Y联合微合金化后合金抗氧化性没有明显变化。对氧化膜进行的扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X射线衍射(XRD)分析表明,联合添加B、Y促进了合金中的连续致密的Al2O3条带的形成,W、Y联合微合金化的合金中靠近基体处未形成连续的Al2O3条带,并且混合层中形成了较厚的低铌含量的TiO2层。W、B、Y联合微合金促进了混合层中富Al2O3层的形成。     

The Oxidation of cobalt-tantalum base alloys containing carbon

The oxidation of cobalt-tantalum carbon alloys, containing 10 and 15 wt.% Ta and carbon in the range 0–1 wt%, was carried out in oxygen and air at atmospheric pressure at 900, 1000 and 1100°C. The alloys oxidised according to the parabolic rate law with activation energy of about 38 Kcal/mole. In general, the addition of tantalum decreases the oxidation rates, in comparison with cobalt and with the same mass of chromium added to cobalt. Again, the presence of carbon in the Co-Ta alloys decreases its oxidation rates in comparison with carbon-free alloys. The scales formed on Co-Ta and Co-Ta-C alloys consist mainly of an outer layer of cobalt oxide, CoO, and an inner porous layer of mixture of oxides: cobalt oxide; CoO, tantalum oxide; Ta₂O₅, and solid solution of these two oxides; CoTaO₄ at all temperatures in the range of 900°-1100°C. The binary Co ?10% Ta and Co ?15% Ta show an internal oxidation along the internal phase, increasing of alloy tantalum content increases the density of the internal phase. The presence of carbon in the ternary Co-Ta-C alloys has little effect and there is no apparent preferential penetration along the tantalum carbide network. In contrast to carbide present in Co-Cr-C alloys, where these carbides were preferentially attacked, the outer scale was disrupted, due to the formation of carbon gaseous oxides.