γ-TiAl合金在高温熔盐环境下的腐蚀机理

在800℃、75%Na2SO4和25%NaCl的熔融盐环境中,对名义成分为Ti-48Al-2Cr-2Nb的γ-TiAl合金进行高温腐蚀实验。通过氧化动力学分析、扫描电镜观察及X射线衍射分析,研究全片层γ-TiAl合金的氧化腐蚀行为,以及高温腐蚀性环境对合金内部微观组织的选择性腐蚀机理。结果表明:在高温熔融盐腐蚀环境下,γ-TiAl合金主要形成由TiO2和Al2O3组成的氧化膜层,且高温熔融盐环境对合金内部微观组织存在明显的选择性腐蚀,即腐蚀路径沿α2与γ两相界面进入合金内部,并优先腐蚀α2相片层及γ相片层中的某些亚结构。合金片层组织中α2相与γ相间的抗氧化性能差异,以及熔融盐腐蚀性环境参与氧化中间反应并加速合金氧化过程是发生选择性腐蚀的主要原因。     

新型镍基高温合金在模拟燃煤锅炉环境中的腐蚀

在人工合成的煤灰／烟气环境中研究了一种新型镍基高温合金550℃和700℃的腐蚀行为和腐蚀机理。结果表明，合金在550℃发生了不均匀的点蚀，表面形成了一层很薄的Cr2O3膜，腐蚀按照硫化机制发展，合金在700℃腐蚀时，初期发生了氧化和硫化腐蚀，表面生成了保护性的氧化膜，并有内硫化物析出，由于合金表面生成CoO并在表面形成熔融态硫酸盐而逐渐进入加速腐蚀阶段，使合金遭受严重的低温热腐蚀，腐蚀产物外层为疏松的混合尖晶石化合物，内层为致密的氧化物层，在腐蚀层、腐蚀层与基体界面和Cr元素贫化区内分布着硫化物，合金耐腐蚀性能的迅速退化是合金表面Co及其氧化物在混合熔盐中的溶解所致。     

青岛滨海学院钛合金高温防护涂层研究取得进展

正钛合金因其具有质轻、高强及高温力学性能优异特性,是高推重比先进航空发动机压气机叶片首选材料。然而,钛合金抗高温氧化和热腐蚀性差,高温氧化环境下,必将造成钛合金压气机叶片因严重高温氧化和热腐蚀失效,降低发动机效率,造成严重事故。戴景杰团队在钛合金表面设计了系列高温防护涂层,并对涂层在800 ℃下1 000 h的循环高温氧化行为和800 ℃下300 h的热腐蚀行为进行了研究,构建了涂层在高温氧化和热腐蚀行为下的损伤模型,阐明了涂层在高温-     

IMI834和Ti—1100在550℃～750℃高温下的氧化行为

利用Ｘ射线衍射，扫描电镜及电子探针观察并分析了ＩＭＩ８３４和Ｔｉ－１１００高温钛合金在５５０℃～７５０℃在气下的氧化层的结构、形貌及成分分布。结果表明：ＩＭＩ８３４和Ｔｉ－１１００合金在６００℃～７５０℃区间表现出抛物线氧化规律。氧化层表面形成的Ａｌ２Ｏ３保护膜阻挡了氧的渗透，降低了氧化速度；Ｎｂ元素有利于改善氧化层的性质，提高高温钛合金的抗氧化性。合金氧化所吸收的氧除形成ＴｉＯ２氧化层外，还溶解     

钇对Fe—Cr—Al合金在纯SO2气氛中高温腐蚀行为的影响

研究了Fe-20Cr-5Al和Fe-20Cr-5Al-0.5Y合金在1200℃,1atm纯SO_2气氛中的高温腐蚀行为。测定了腐蚀动力学曲线,观察了腐蚀产物表面,横截面和脆断断口的形貌,并分析了元素的分布,确定了腐蚀产物的相组成。结果表明,这两种合金在300小时实验周期内只发生氧化反应,没有遭受硫化腐蚀。无丫合金表面发展出双层结种氧化膜,而钇的添加使合金表面氧化膜呈单层结构,且粘着性显著改善。钇的有益作用在于对Al~(3 )在α-Al_2O_3中扩散的有效抑制作用。     

高低温交替海洋环境Ti6Al4V合金的腐蚀损伤机理

目的 探究高低温交替海洋服役环境中Ti6Al4V合金的腐蚀损伤失效过程,揭示高温氧化、沉积盐膜、频繁启动工作模式耦合作用下合金的腐蚀损伤与退化机理。方法 采用高温氧化、高温氧化-盐雾交替和高温氧化-海水浸泡交替试验方法,对Ti6Al4V合金腐蚀失效行为进行了全面评估;利用X-射线衍射仪(XRD)、X-射线光电子能谱仪(XPS)与扫描电子显微镜(SEM)等微尺度检测分析仪器,全面解析了合金损伤失效过程中表面物相结构、腐蚀产物成分及表/截面形貌特征。结果 650 ℃氧化400 h后,Ti6Al4V合金表面氧化层(TiO2+Al2O3)生长致密且均匀;经50循环高温氧化-盐雾交替试验后,Ti6Al4V合金遭受加速腐蚀损伤,表面存在明显点蚀,氧化层出现分层剥落;经50循环高温氧化-海水浸泡试验后,Ti6Al4V合金腐蚀损伤进一步加速,但氧化层生长迅速,整体增重达5.167 mg/cm²。结论 高温氧化过程中Ti6Al4V合金表面氧化层呈缓慢均匀生长特征,具有优良的抗氧化性。高低温交替工作模式加速了氧化膜快速生长与结构破坏,Cl^‒的浓度对Ti6Al4V合金表面氧化层的降解具有显著驱动作用,且Cl^‒浓度越高腐蚀降解越严重。随着样品表面氧化层的致密性和完整性被破坏,混合盐逐渐侵入氧化层内部,加剧了氯化物的挥发,表明Ti6Al4V合金在高低温交替环境下抗腐蚀性较差。     

微弧氧化处理对钛合金超声辐射杆抗腐蚀性能的影响

为了提高钛合金超声辐射杆在半连续铸造中的抗空化腐蚀性能,采用NaSiO_3-NaPO_3复合盐电解液在钛合金超声辐射杆表面制备了微弧氧化膜层,然后在700℃铝熔体环境下与未作处理的辐射杆对比开展空化腐蚀实验。采用硬度仪和附着力拉拔仪分别检测氧化层的硬度和结合强度,采用扫描电镜(SEM)观察了微弧氧化膜层、基体及空化腐蚀后的表面组织形貌,并利用能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)分析了腐蚀产物。结果表明:所得微弧氧化膜层厚度为25～30μm,硬度达到866 HV0.05,膜层结合强度达到36 MPa;在高温铝熔体空化腐蚀15 h后,经微弧氧化处理的钛合金超声辐射杆的质量损失约为未作处理的钛合金辐射杆的1/3,平均腐蚀深度约为未作处理的辐射杆的1/2,其力学性能得到增强,化学稳定性有所提高,抗腐蚀性能显著增强。     

Q235钢在氧化性含Cl气氛中的高温腐蚀行为

研究了500和600℃下N2-0.26％HCl-1.6％O2-3.2％CO2混合气体中Q235钢的高温腐蚀行为.结果表明,在两个温度下Q235钢均出现了明显的腐蚀增重.随着温度的升高,腐蚀速率迅速增加.在两个温度下形成的氧化膜比较类似,分层明显,外层为较厚的Fe2O3层,内层为Fe3O4.大部分氧化膜表面出现了剥落和起...     

钛合金氧化行为研究进展

航空发动机的应用条件决定了部分钛合金需要在较高的温度条件下使用,而在高温条件下,相对于材料本身性能的退化,表面抗氧化腐蚀能力更为重要,决定了合金的最终使用温度。由于合金成分的不同,各类高温钛合金在高温环境下的抗高温气体腐蚀能力、腐蚀产物以及腐蚀机理也有所差异。为此,结合国内外高温钛合金的最新研究成果,全面阐述了各类高温钛合金的氧化研究现状以及其高温氧化机理,并指出了高温钛合金的防氧化措施及今后的研究方向。     

微等离子体氧化陶瓷膜对钛合金接触腐蚀的影响

在铝酸钠溶液中，利用微等离子体氧化技术，在TC4钛合金表面原位生长复合氧化物陶瓷膜，研究了陶瓷膜的相组成、形貌和陶瓷膜对钛合金接触腐蚀的影响。陶瓷膜由Al2TiO5，α-Al2O3和RutileTiO2构成；整个膜层由致密层和疏松层组成。陶瓷膜层改善了钛合金与LY12铝合金和H62黄铜的接触腐蚀，陶瓷膜层使得钛合金与LY12铝合金电偶对的电偶电流降低为原来的1／7，使得钛合金与H62黄铜的电偶电流降低为原来的1／2。     

高等级合金CO2环境下的腐蚀行为研究

以 Sanicro 25 奥氏体不锈钢和 HR230、740H 镍基合金为研究对象,在高温 CO₂环境下分别进行了 800、900 和 1000 ℃的腐蚀实验。利用分析天平获得材料反应前后的质量变化,利用 SEM/EDS 对合金反应后的形貌及腐蚀产物进行观察分析,利用XRD表征合金表面的腐蚀产物。结果表明：3种材料在高温CO₂环境下的腐蚀动力学曲线均符合抛物线规律,反应速率均随着温度的升高呈现量级的增加,表面腐蚀产物尺寸随着温度的升高不断增大。3种材料表面生成的腐蚀产物主要为富Cr氧化物。3种材料表面腐蚀产物结构存在差异,Sanicro 25 不锈钢上的呈多层,而 HR230 和 740H 合金上的为单层;HR230 和 740H 合金均存在内氧化现象,且740H 合金中高含量的 Al 和 Ti 使其内氧化程度更加严重,抗 CO₂腐蚀性能降低。因此,在高温CO₂环境下镍基合金HR230具有较为优越的抗腐蚀性能。     

Cr3C2-NiCr涂层的高温抗氧化和热耐腐蚀性

采用大气等离子喷涂技术制备Cr3C2-NiCr复合涂层,并对制备的Cr3C2-NiCr涂层试样进行800 ℃×100 h氧化和熔盐（Na2SO4+25 wt%NaCl）热腐蚀试验。利用X射线衍射仪（XRD）和带能谱的扫描电镜(SEM/EDX)分析氧化、腐蚀涂层表面和截面的成分及结构变化,探讨其高温氧化、腐蚀机理。结果表明：等离子喷涂Cr3C2-NiCr涂层具有层状组织结构,喷涂过程中无明显相分解或氧化。高温氧化后的Cr3C2-NiCr涂层表面及层片界面形成了连续、致密的Cr2O3保护膜,涂层表现出优异的抗高温氧化性能。在热腐蚀过程中,腐蚀盐破坏了涂层表面及层片界面形成的氧化膜,腐蚀性元素沿着涂层中的孔洞及层片界面扩散到涂层内部,涂层发生“活化氧化”,耐腐蚀性较差。     

高温硫腐蚀与防护

结合作者的研究结果和工作实践，综合评述了高温下硫化引起的腐蚀（包括高温硫化，高温混合气氛下的硫化－氧化的热腐蚀）指出了腐蚀的特点和规律，影响因素，腐蚀形貌及其危害，提出防止或减轻高温硫腐蚀的措施和建议。     

镍基铸造高温合金K35的热腐蚀行为

研究了涂有7596Na2SO4＋25％NaCl盐膜的镍基铸造高温合金K35在800℃～900℃的热腐蚀行为．结果表明．该合金在实验条件下发生高温热腐蚀．在800℃，腐蚀动力学曲线大体遵循抛物线规律．腐蚀产物分为3个区域：即外层是以Cr2O3为主相对致密的具有保护性的氧化层，中间层是富Ti层，内层是以舢、Ti为主的氧化物．腐蚀形貌观察说明，热腐蚀的发展主要伴随着致密氧化层的增厚以及Cr2O3保护性氧化膜的挥发，且涂盐导致Cr2O3挥发温度降低．在800℃及850℃表面有少量硫化物形成，随腐蚀温度增高有内硫化物产生．腐蚀动力学和腐蚀形貌特点支持热腐蚀的硫化-碱融机理模型。     

Fe－Cr－Al合金在纯SO_2气氛中的高温热循环腐蚀行为

研究了Ｆｅ－２０Ｃｒ－５Ａｌ和Ｆｅ－２０ＣｒＳＡｌ－０．５Ｙ合金在１２００℃ｌａｔｍＳＯ２气氛中热循环条件下的高温腐蚀行为，并与恒温腐蚀相比较．测定了腐蚀动力学曲线，观察腐蚀产物表面，横截面和脆断断口的形貌，并分析元素的分布，确定腐蚀产物相组成．结果表明，在５０００小时实验周期内，不含钇的合金遭受氧化／硫化腐蚀，腐蚀动力学呈直线规律．含钇合金只发生高温氧化反应，腐蚀动力学与恒温腐蚀时的差别不大，仍大体符合抛物线规律．加钇有效地抑制了Ａｌ３＋在α－Ａｌ２Ｏ３中的扩散，合金表面氧化膜依赖氧的传质而成长，发展出粘着性好的柱状晶，在交变热应力作用下不易开裂和剥落，显著提高了合金的耐蚀性．     

不同Cr含量的Ni-Cr合金熔覆层的高温氧化和热腐蚀特性

采用激光熔覆技术制备了Cr质量分数为10%、20%和40%的Ni-Cr合金熔覆层,研究了其在900 ℃下的高温氧化特性和600 ℃下Na₂SO₄+25% K₂SO₄混合盐中热腐蚀特性。结果表明,Cr含量对熔覆层的高温特性起着关键作用。提高Cr含量对提升熔覆层抗硫酸盐诱导的热腐蚀能力比提升抗循环高温氧化能力更有效。Cr40涂层抗高温氧化和热腐蚀性能最佳。Cr10的氧化产物以NiO为主,极易脱落,内部氧化严重。虽然Cr40表面可以形成单一的Cr₂O₃层,但热应力和生长应力引起的富Cr氧化物内部开裂,使Cr40的抗循环高温氧化能力仅略好于Cr20。面对热腐蚀时,Cr10表面呈现层状NiO和Ni₃S₂叠层分布的腐蚀产物,内部腐蚀区也生成了Ni的硫化物。Cr20表面Cr₂O₃层被破坏,内部腐蚀严重,生成了CrS。Cr40表面生成了致密的Cr₂O₃保护层,有效地防止了进一步腐蚀。     

钛合金缝隙腐蚀、离子渗氮与表面纳米化的研究进展

钛合金凭借优异的耐腐蚀性能,在海洋工程中有着巨大的应用前景,但是其在苛刻条件下易发生缝隙腐蚀及耐磨性差等缺点也影响了它的使用。总结了钛合金发生缝隙腐蚀的条件与原因,以及普通离子渗氮对钛合金耐磨性和耐腐蚀性能的影响,并重点探讨了表面纳米化对钛合金离子渗氮层结合力和耐蚀性能的影响。研究发现,钛合金在高温(65℃以上)、高酸性(低pH值)、高Cl~-浓度、低氧含量的苛刻环境中会发生缝隙腐蚀,氧浓差电池与自催化酸化作用是钛合金缝隙腐蚀的主要机理,钛吸氢形成的脆性TiH_2则会加速缝隙腐蚀过程。普通离子渗氮在钛合金表面形成的高硬度TiN、Ti_2N层可以提高钛合金的耐磨性,同时提高其耐均匀腐蚀性能。但是,由于离子渗氮层与钛合金基体的硬度差别较大,结合力不强,腐蚀过程中容易发生脱落。利用表面纳米化技术制备表面梯度纳米晶结构,有望通过离子渗氮获得结合力好的渗氮层结构,并可以有效降低渗氮温度。     

钛合金表面清理技术分析

用机械法、化学法或机械与化学相结合的方法，对钛合金表面在加工过程中形成的氧化层进行了清理。清理的目的是使钛合 应用中表面不产生局部腐蚀，清理后钛合金表层不应产生大的应力和渗氢。对清理过的钛合金表面进行扫描电镜观察，清理效果达到了技术要求。     

GH3625合金在SO2酸性环境下的高温腐蚀行为

这项工作研究了GH3625合金在900 ℃的SO2酸性环境下的腐蚀行为。通过扫描电子显微镜（SEM）,能量色散谱（EDS）和X射线衍射（XRD）研究了腐蚀后试样的表面形态和腐蚀产物。通过SEM,EDS和电子探针微量分析仪（EPMA）检查横截面形态,以观察样品内部的腐蚀。研究结果表明：GH3625合金在酸性气氛下的腐蚀速率随SO2含量的增加而轻微增加。合金表面形成了一层主要是Cr2O3的致密氧化膜,这层氧化层可以有效阻止SO2扩散到合金基体内部。另外,基体内部的铬能够以CrS的形式与硫元素结合,减缓腐蚀。GH3625合金在高温SO2环境中具有优异的耐腐蚀性。     

航空发动机高温氧化腐蚀与保护

本文主要研究引起航空发动机高温氧化腐蚀的工作条件、化学反应的机理及防护