钇对铜硅合金氧化行为的影响

通过光学显微镜、扫描电镜和热重分析等研究了Y对Cu-Si合金微观组织及氧化行为的影响。结果表明,随着合金中Y含量的增加,Cu-3Si-0.5Y和Cu-3Si-1.0Y合金的晶粒尺寸分别较Cu-3Si-0Y合金降低了60%和80%。三种合金在800℃、0.1 MPa纯氧气中氧化24小时后,Cu-3Si-1.0Y合金具有最大的氧化增重,而Cu-3Si-0.5Y合金具有最小的氧化增重。晶粒细化促进了合金内部组元在合金基体和氧化物中的扩散速率,增加了"短路扩散"比率,促进了SiO2和Y2O3的生成。三种成分的合金在实验条件下均未形成连续的SiO2或Y2O3氧化膜,但含Y合金中两种氧化物的快速生成和弥散分布在一定程度上抑制了合金元素和氧的扩散,有助于提高合金的氧化抗力。Cu-3Si-1.0Y合金表现出最大的氧化增重则归因于过高的Y含量使Y2O3在合金氧化总增重中所占的比例明显增加。     

Ce对铁硅合金高温氧化行为的影响

通过光学显微镜、热重分析、X射线衍射和扫描电镜等研究了Ce对Fe-Si合金在900℃、0.1 MPa纯氧气中高温氧化行为的影响。结果表明,随着Ce含量的增加,Fe-Si合金及其氧化膜的晶粒尺寸明显降低,晶界浓度增加,这促进了合金元素和氧的"短路扩散"。在此过程中,"短路扩散"对合金氧化抗力产生的正影响大于负影响,添加Ce明显提高了Fe-Si合金的氧化抗力。过量的Ce优先参与氧化反应导致了Fe-3Si-5.0Ce较Fe-3Si-0.5Ce合金具有更大的氧化增重。添加Ce改变了合金的氧化机制,氧穿透氧化膜并与富Ce相优先发生氧化反应,产生"钉扎效应",可改善氧化膜的粘附性。     

铁硅钇合金的高温氧化行为

通过光学显微镜、X射线衍射、扫描电镜和热重分析等研究了添加钇对Fe-Si合金在900℃和1000℃、0.1 MPa纯氧气中高温氧化行为的影响。结果表明,随着元素钇含量的增加,Fe-3Si-0.5Y和Fe-3Si-5.0Y合金的晶粒尺寸较Fe-3Si-0Y合金降低约80%和94%,同时,根据X射线分析结果,合金表面氧化膜的晶粒尺寸随着合金晶粒尺寸的降低明显减小。晶粒细化使合金及其氧化膜中的晶界数量增加,并进一步地促进了合金元素和氧在其中的扩散以及SiO2和Y2O3的形成。然而,含钇合金在900℃和1000℃氧化时均未生成单一连续的SiO2或Y2O3氧化层,但晶粒细化后硅和钇氧化物的快速形成及部分地横向连接对元素的扩散仍起到了比较有效的抑制作用,含钇合金的氧化抗力因此得到了提高。讨论了添加元素钇导致的合金晶粒细化对Fe-Si合金氧化行为的影响机制。     

微量稀土对铸态Cu-3.0Si-2.0Ni合金组织及性能的影响

加入适量的稀土元素能有效改善铜合金的组织和性能.铸态Cu-3.0Si-2.0Ni合金中添加稀土Ce后,进行熔炼及热处理试验,再通过室温拉伸、导电率试验和金相观察,研究了微量Ce对铸态Cu-3.0Si-2.0Ni合金组织与性能的影响.结果表明:铸态合金晶粒随着Ce含量的升高呈现先减小后递增的趋势;铸态合金的抗拉强度和导电性随着Ce的增加分别先升高后减低;当Ce的质量分数为0.06%时,铸态合金的抗拉强度最高、导电性最强.     

Ti-8Si-1.4Zr-xY_2O_3合金高温氧化行为的研究

采用"机械合金化-冷压成形-真空烧结"技术制备了Ti-8Si-1.4Zr,Ti-8Si-1.4Zr-0.1Y_2O_3和Ti-8Si-1.4Zr-0.3Y_2O_33种合金(%,质量分数),利用扫描电镜(SEM)及能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对烧结和氧化试样的表面及横截面形貌、物相组成进行分析,并对比了3种合金在700,800和900℃高温下的抗氧化性能来研究氧化机制。结果表明:添加Y_2O_3能显著提高Ti-8Si-1.4Zr合金的抗氧化性能,减小氧化层厚度,随氧化温度升高氧化膜逐渐增厚,氧化产物尺寸增大,呈朝棱柱状形态生长趋势。700℃下,所有合金都达到完全抗氧化等级,但添加Y_2O_3后平均氧化速度大幅降低,抗氧化性提升;800℃下,仅有Ti-8Si-1.4Zr-0.1Y_2O_3配方合金达完全抗氧化等级;900℃下,所有配方合金都在抗氧化等级以内。各配方合金氧化膜组成稍有不同,但氧化膜基本上由表面TiO_2氧化层、TiO_2与SiO_2构成的复合氧化层构成,其中各氧化层中可能还包含部分TiO,Ti_2O_3和Ti_3O_5等低价态钛的氧化物以及少量ZrO_2或(Ti,Zr)O_2相氧化物。     

Ce和Re对CoNiCrAlY合金1000℃氧化行为的影响

在热障涂层粘结层用CoNiCrAl Y合金中添加适量活性元素Ce和合金元素Re,1000℃空气气氛下进行恒温氧化,测试合金氧化动力学,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜/能谱(SEM/EDS)等手段观测氧化产物的物相组成和转变、氧化膜结构,进而比较添加适量活性元素Ce和合金元素Re对合金氧化行为的影响。结果表明,当前氧化条件下,合金氧化动力学可以划分为两个阶段:氧化初期,氧化速率较快;稳定氧化阶段,氧化产物由亚稳态θ-Al2O3转化成稳态α-Al2O3,氧化速率明显降低。CoNiCrAl Y合金表面形成了单一Al2O3膜,而CoNiCrAl YRe合金生成了富Cr氧化物外层+Al_2O_3内层双层氧化膜,并且在贫铝区形成了少量内氮化物。0.1%Ce(质量分数)的加入促进了Al的选择性氧化,加快了Al2O3的相转变,从而促进保护性α-Al2O3氧化膜的更快形成,使得CoNiCrAl Y合金稳定氧化阶段氧化速率常数由3.3×10~(-13)g~2·cm~(-4)·s~(-1)降低为1.5×10~(-13)g~2·cm~(-4)·s~(-1)。而且,Ce和Re元素共同存在时对合金抗氧化性能的改善效果更显著,CoNiCrAl YRe Ce合金表面形成了单一、连续、致密的Al_2O_3保护膜,Ce的加入使得含Re合金CoNiCrAl YRe的稳定氧化阶段氧化速率常数由2.8×10~(-13)g~2·cm~(-4)·s~(-1)降低为7.5×10~(-14)g~2·cm~(-4)·s~(-1)。     

铈含量对NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf共晶合金氧化性能的影响

研究了不同稀土元素Ce含量对NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf合金在1100℃空气中的氧化行为的影响.结果表明:适量稀土元素Ce的添加显著地提高了基体合金的抗高温氧化性能,而过量添加稀土元素则会恶化基体合金的高温氧化性能.X射线结构与SEM分析表明:基体合金表而氧化膜主要由α-Al2O3构成,并含有少量的Cr2O3和HfO2,而当稀土元素添加量达到0.5%(质量分数),氧化膜中出现富稀土Ce的氧化物.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Ce提高基体NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf合金的抗高温氧化性能的机制.     

机械合金化铁硅钇合金的高温氧化行为

通过金相显微镜、热重分析、X射线衍射仪及带有能谱的扫描电子显微镜等研究了添加Y和机械合金化(MA)对Fe Si合金在900℃、0.1 MPa纯氧气条件下高温氧化行为的影响。结果表明,与熔炼(CC)Fe-3Si合金相比,MA Fe-3Si-0.5Y和MA Fe-3Si-5.0Y合金的晶粒尺寸明显降低,但在24 h氧化过程中,MA合金的氧化增重明显增加,这归因于晶粒细化提高了合金中的晶界密度,增加了合金各组元和氧的传质速率,促进了氧化过程的进行。与MA Fe-3Si-0.5Y相比,MA Fe-3Si-5.0Y合金在氧化初期表现出较高的氧化速率和较大的氧化增重,但3 h后合金的氧化速率迅速降低,这归因于氧化膜内层钇氧化物的迅速生成和富集。钇的添加减少了"Kirkendall空位"和阳离子空位所形成的孔洞,抑制了合金基体和氧化膜界面空腔和裂纹的形成,提高了合金氧化膜的粘附性。     

稀土Y对Ni-Fe-Co-Cu合金微观组织和高温氧化性能的影响

研究了稀土Y对45Ni-40Fe-8Co-7Cu合金微观组织和850℃高温氧化性能的影响。结果表明,45Ni-40Fe-8Co-7Cu合金在850℃,0.101 MPa氧分压下氧化形成以Fe_2O_3和(Ni/Co)Fe_2O_4为主的混合氧化物膜层,合金氧化遵循抛物线规律,抛物线速率常数为1.83×10~(-10)g~2·cm~(-4)·s~(-1)。添加稀土Y后,合金沿晶界析出稀土相,Y含量越高,晶界稀土相越多。添加稀土后的合金在850℃高温氧化过程中,氧化仍遵循抛物线规律,同时,晶界稀土相促进了Ni的外扩散,氧化形成的膜层以(NiCo)Fe_2O_4尖晶石氧化物为主。添加0.3%(质量分数)稀土Y的45Ni-40Fe-8Co-7Cu-0.3 Y合金850℃高温氧化形成的尖晶石结构的氧化物结晶颗粒细小,膜层致密完整,且合金抛物线氧化速率常数减小为1.15×10~(-10)g~2·cm~(-4)·s~(-1),说明添加少量(0.3%)稀土Y后,细化了氧化物结晶颗粒,提高了合金抗氧化性能。随着稀土Y添加量的进一步增加,合金高温氧化过程中,晶界稀土相不但促进了Ni的外扩散,同时加速了O的内扩散,合金抗氧化性能变差。     

微量铈和铬对Cu-0.1Ag合金接触线的性能影响

采用显微硬度计、电子拉伸试验机、光学显微镜和TEM等，通过与Cu-0．1％Ag合金对比，分析了Cu-0．1％Ag-0．06％Ce合金和Cu-0．1-kAg0．1％Cr合金的抗软化性能、合金元素的作用及组织形貌特征。结果表明：Cu-0．1％Ag合金中分别加入铬和稀土铈后，综合性能明显提高。软化温度分别提高了110和35℃，稀土化合物以小球状分布在晶体内，细化晶粒，提高硬度（强度）和抗软化性能。     

稀土元素La、Ce对Al-3Si-0.4Cu-1.0Fe压铸铝合金微观组织、力学性能及热导率的影响

为提高Al-Si系压铸铝合金的热导率与力学性能,利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、万能电子拉伸试验机与激光热导仪等设备研究了稀土元素La、Ce对压铸铝合金Al-3Si-0.4Cu-1.0Fe微观组织、热导率及力学性能的影响。结果表明,稀土元素La、Ce使合金晶粒细化,α-Al晶粒由枝晶转变为胞状形态,降低了平均二次枝晶臂间距;也能变质合金中的共晶Si相,使其呈细小纤维状形态均匀分布。当稀土元素La、Ce添加量均为0.1%时,合金的热导率、抗拉强度、断后伸长率分别达到167.62 W/(m·K)、201.0 MPa、14.56%,较未添加稀土元素的合金分别提高了11.19%、27.38%和246.67%。     

固溶参数对热轧Cu-3Si-2Ni合金晶粒长大的影响

研究了固溶温度和保温时间对热轧Cu-3Si-2Ni合金晶粒长大的影响。在875℃固溶处理时,合金晶粒长大缓慢,晶粒长大动力学指数很小,只有0.153。n值随固溶温度的提高而增大。Cu-3Si-2Ni合金在850℃到875℃范围内,保温60min,晶粒均匀长大,晶粒粗化不明显。晶粒长大的表现激活能为Q=80.11kJ/mol,晶粒长大是通过晶界空位扩散的晶界迁移机制;当固溶温度超过875℃,晶粒明显粗化。     

高纯氢氧化铈制备工艺研究

研究了氨水-双氧水氧化沉淀法制备高纯氢氧化铈,考察了各条件对氢氧化铈氧化率、收率、重金属杂质质量分数的影响,并与Ce2(SO4)3-Na2SO4-氢氧化钠转化、Ce2(CO3)3-氢氧化钠转化2种方法制备的产品进行对比。结果表明,氨水-双氧水氧化沉淀法所制备的氢氧化铈的组成为Ce(OH)4,最佳工艺条件下制备的氢氧化铈产品中∑REO质量分数为82%~83%,氧化率大于98.5%,重金属杂质质量分数小于1.0×10-5。     

Ce对Cu-Ni-Si合金显微组织及性能的影响

探讨了添加稀土Ce对Cu-3．0Ni-0．64Si合金显微组织及性能的影响,实验结果表明：添加适量的稀土元素Ce可起到净化、去质和细化晶粒的作用,同时改善了铜合金的抗拉强度和电导率。     

DZ125合金抗热腐蚀性能研究

镍基高温合金的耐热腐蚀性能研究对提高其服役寿命具有重要意义。研究了DZ125合金在900℃下25%K_2SO_4+75%Na_2SO_4熔盐及850℃下25%NaCl+75%Na_2SO_4熔盐(质量分数)中的热腐蚀行为,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)分析了腐蚀产物膜的结构及相组成,并探讨了其腐蚀速率和腐蚀机制。结果表明:DZ125合金在两种熔盐中的腐蚀产物膜结构疏松,容易剥落,对基体没有保护作用。在K_2SO_4+Na_2SO_4熔盐中,DZ125合金腐蚀产物膜分为两层,外层主要为Cr_2O_3,内层主要为Al_2O_3,Ni_3S_2和镍基固溶体,内氧化和内硫化是其失效的主要原因;在NaCl+Na_2SO_4熔盐中,NaCl的加入使氧化膜发生溶解,提高了S,O元素向腐蚀产物膜内部的扩散速率,因此腐蚀是氧化、硫化与氯化协同作用的结果,导致DZ125合金热腐蚀速率显著高于单纯的硫酸盐。     

微量Co对Cu-0.2Be合金组织性能的影响

采用大气熔铸工艺制备不同Co含量的Cu-0.2Be-XCo合金(X=0、0.5%、1.0%,质量分数),采用维氏硬度计、金属电导率测试仪及金相显微镜对合金的性能及组织进行测试.结果表明:随着Co含量的增加,铸态Cu-0.2Be-XCo合金的中心等轴晶区域逐渐扩大、粗大柱状晶区域减小,晶粒明显细化;Co的添加提高了铸态合金硬度,但同时降低了导电率,Cu-0.2Be-1.0Co合金的硬度较Cu-0.2Be合金增加23.5%,而导电率降低39.9%.合金经950℃×1 h固溶+460℃不同时间时效后,Cu-0.2Be合金导电率及硬度随时效时间基本不发生变化,Cu-0.2Be-0.5Co合金及Cu-0.2Be-1.0Co合金导电率及硬度在时效初期(0~2 h)急剧升高,中期(2~4 h)缓慢增加,后期(4~8h)趋于稳定.时效态Cu-0.2Be-0.5Co合金的综合性能较佳,经460℃×2 h时效,导电率为57.1%IACS,硬度(HV)为243.     

Mn对Hastelloy N合金700℃氧化行为的影响

采用增重法,研究了不同Mn含量的Hastelloy N合金在700℃/200 h内下的恒温氧化行为。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了不同Mn含量的Hastelloy N合金700℃氧化膜的氧化动力学、形貌、物相组成以及氧化层中元素分布情况。结果表明Hastelloy N合金在700℃氧化动力曲线符合抛物线规律,随着Mn含量的增加氧化增重逐渐减少,氧化膜厚度分别为17.0, 14.8, 12.9, 10.0μm。不同Mn含量的Hastelloy N合金在700℃下的平均氧化速率分别为0.054, 0.050, 0.048, 0.040 g·(m~2·h)~(-1),根据氧化等级评定, 4种合金均属于完全抗氧化等级。氧化层表面皆无明显剥落,氧化膜呈分层现象,其中外层为NiO, Fe_2O_3, NiFe_2O_4等复合氧化物,内层为Cr_2O_3, MoO_2, NiMn_2O_4等氧化物。Mn的添加使氧化膜外层与基体之间生成NiMn_2O_4尖晶石层,阻碍了O元素向内扩散以及金属元素的向外扩散,有效提高了Hastelloy N合金的抗氧化性能。     

Si元素对Ni-16Mo-7Cr-4Fe合金700℃恒温氧化性能的影响

利用磁控钨极电弧炉制备了Ni-16Mo-7Cr-4Fe-xSi (%,质量分数)Hastelloy N合金。采用不连续增重法,研究了不同Si含量的Hastelloy N合金在700℃高温下的恒温氧化行为。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)对氧化试样的表面及截面形貌、物相组成进行分析,结果表明:添加Si元素能显著的提高Hastelloy N合金的抗氧化性能。随着Si含量的升高,合金氧化膜厚度减小,表面氧化产物细化且均为尖晶石状氧化物。在700℃下, 5种合金平均氧化速率分别为0.0312, 0.0286, 0.0280, 0.022, 0.0205 g·(m~2·h)~(-1),根据氧化等级评定所有合金均达到完全抗氧化级。添加Si合金氧化速度大幅降低,与无Si合金相比,添加1%Si后增重降低了约38.7%。不同Si含量的合金氧化膜组成基本一致,均未发生氧化层剥落现象,最外层为NiO, NiFe_2O_4, NiMn_2O_4,内层为Cr_2O_3, MoO_2等氧化物。当Si含量达到0.5%时,在合金氧化层与基体界面出现SiO_2层, SiO_2层的出现显著提升了合金的抗氧化性能。     

稀土La对高碳合金工具钢高温氧化性的影响

研究了添加稀土La对高碳合金工具钢高温氧化性的影响。通过热分析仪及增重法分析未添加和添加稀土La的高碳合金工具钢的高温氧化行为,并利用扫描电镜观察氧化膜形貌;通过观察氧化层断面形貌分析氧化层结构及分层情况。结果表明,未添加和添加La的高碳合金工具钢在900、1 000、1 100、1 200℃下的恒温氧化动力学曲线均符合抛物线规律,二者的氧化膜均具有保护性。添加稀土La的高碳合金工具钢的氧化反应激活能比未添加稀土La的合金工具钢提高了23%,其氧化速率常数也更低。添加稀土La的高碳合金工具钢的氧化膜粘附性更强,氧化层更坚固。加入稀土La细化了高碳合金工具钢表面氧化膜晶粒,减小了氧化膜晶粒间空隙,使氧化膜不易脱落。     

TiAl基合金高温抗氧化研究进展

综述了TiAl基合金高温抗氧化研究进展,包括TiAl基合金氧化热力学/动力学、氧化膜组成和结构及其形成过程,以及提高合金高温抗氧化性的措施。研究结果表明,TiAl基合金高温氧化动力学一般遵循抛物线规律,且受到合金相组成和组织形貌的影响。氧化膜由外向内,主要呈TiO_2/Al_2O_3/Al_2O_3+TiO_2结构,氧化膜与基体界面处易形成降低合金抗氧化性的Z相(Ti_5Al_3O_2)和氮化产物(TiN,Ti_2AlN)。TiAl基合金中添加适量的Nb,Y,Si,Cr,Mo等元素,在改善力学性能的同时,可明显降低合金高温氧化增重。采用表面处理技术,包括表面离子注入、表面渗透扩散处理以及磷化处理等,可在合金表面形成保护层,显著提高TiAl基合金高温抗氧化性能,然而保护层的稳定性尚需提高。采用涂层技术,包括富Al涂层、陶瓷涂层以及新兴的复合涂层等,可有效地阻止氧向内扩散,抑制TiAl基合金在高温下的氧化行为。