Ce对Fe-Cr合金高温氧化行为的影响

Fe-15Cr 和 Fe-30Cr 合金在1000至1200℃空气中氧化时,表面富铁氧化伤的发展导致保护性Cr_2O_3层衰退,氧化速率增大。添加 Ce 可延迟衰退过程的发生,从而大幅度减低氧化速率。随氧化温度和合金成份变化,Cr_2O_3层衰退的开始时间和发展特征随之改变,Ce 对氧化行为的影响因而呈现出规律性的变化。研究发现,合金中 Cr 的内氧化使 Cr_2O_3层形成小舌包卷合金并使其氧化成富铁氧化物。这是Cr_2O_3层衰退的原因之一。含 Ce 合金中 Ce 的优先内氧化则降低自氧化层进入合金的氧浓度,抑制Cr 的内氧化。氧浓度降低还能促进 Si 的内氧化物在氧化层/合金界面集聚。     

喷丸对Fe-Cr合金的高温水蒸气氧化行为影响

研究了表面处理喷丸对Cr含量为9 mass％和19 mass％的Fe-Cr合金在通过600℃～770℃温度区间高温水蒸气氧化行为的影响.结果表明,喷丸工艺可降低Fe-Cr合金在高温水蒸气中的氧化速率,提高其抗高温水蒸氧化能力.对9 mass％Cr含量的Fe-Cr合金,喷丸并没有改变氧化层结构,仍为Fe氧化物;对19 mass％Cr含量的Fe-Cr合金,喷丸促进了Cr向外扩散,形成了Cr氧化物.     

CeO2薄膜对Fe-Cr合金的高温水蒸气氧化行为影响

研究了Cr含量为9 mass％和19 mass％的Fe-Cr合金表面沉积CeO2薄膜在600℃~770℃水蒸气中的氧化行为.结果表明,对9 mass％Cr含量的Fe-Cr合金,沉积稀土薄膜并没有改变氧化膜结构和明显降低氧化速率.对于19 mass％Cr含量的Fe-Cr合金,沉积稀土薄膜可促进Cr向外扩散和阻碍O向内扩散,合金表面形成连续的Cr氧化物,合金的氧化速率降低.关键词：      

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。     

铸造Fe-Cr-B-Al合金高温氧化行为研究

在高铬合金钢中引入B元素和Al元素来改善高温抗氧化性能,并对Fe-Cr-B-Al合金900℃高温氧化行为进行了研究.结果 表明,Fe-Cr-B-Al合金的氧化增重远低于高铬合金钢的氧化增重,原因是Fe-Cr-B-Al合金的氧化产物外层为致密的Al2O3,可以有效阻挡O元素向内扩散;内层为FeCr2O4,与Al2O3形成...     

包埋法Co-Cr-Y改性高温合金GH586渗铝涂层高温氧化行为

通过粉末包埋法运用Co-Cr-Y对高温合金GH586渗铝涂层进行改性,并进行了高温氧化行为的研究。研究结果表明：经Co-Cr-Y改性后的渗铝涂层在1000 °C氧化100h后,其平均增重为0.36毫克/平方厘米,远远低于基体的增重量。经X射线衍射分析,涂层的主要物相为NiAl,在1000 °C氧化过程中生成了连续而致密的氧化膜,主要包含 Al2O3, Cr2O3和 CoCr2O4。通过扫描电镜观察涂层表面和截面的形貌,可以涂层比基体展现出了更为优秀的氧化性能。另外发现,氧化过程中的富Cr（W）在晶界上聚集,有利于为涂层生成连续而致密的氧化膜不断提供Cr元素,从而提高涂层高温氧化性能。     

铱合金的高温氧化行为

选用新研制的高温铱合金Ir-W-Th和Ir-W-La,在大气中于500、800、1200℃分别煅烧25、50、75、100 h,分析其氧化行为,以此评价Ir合金的高温抗氧化性能。通过不同温度、时间的煅烧试验,对样品质量变化及组织进行分析。试验发现两种铱合金在高温煅烧时,晶界中富集的W、Mo、Th、La及杂质首先快速氧化,随后扩展为铱晶界及晶间杂质氧化,质量增加。但随着温度的升高和时间的延长,挥发量增大,样品质量减小。显微组织观察显示,随着煅烧温度的升高和时间的延长,两种铱合金的晶界变细变少,晶粒变大,晶界及晶间钉扎的W、Mo、Th、La及杂质也减少或消失。结果表明,两种铱合金在大气中1200℃以下高温煅烧后质量变化很小,均小于1 mg.cm-2.h-1。氧化损失主要是铱合金中的W、Mo、La、Th及杂质,基体元素铱的变化很小。     

氧化时间及铬含量对Fe-Cr钢高温氧化行为的影响

为了测定不同氧化时间以及铬含量对高温条件下钢材表面氧化铁皮组织和厚度的影响,将Fe-5Cr钢与Fe-10Cr钢在1000℃空气条件下氧化60～180 min,采用增重法绘制其氧化动力学曲线,并利用光学显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对氧化铁皮的断面形貌和物相进行研究.结果表明,两试验钢氧化初期为气-固反应,中后期为气...     

新型镍基高温合金的高温氧化行为研究

利用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等方法,研究了GH4700镍基高温合金在空气环境下的高温氧化行为。结果表明:合金在800~900℃下的氧化动力学符合抛物线规律,氧化膜的生长受氧在氧化膜的扩散控制;氧化100 h后形成的氧化膜由3层组成,Nb的存在能有效提高合金的抗氧化性能。     

Nb-Ti-Al高温Nb合金氧化行为的研究

 用真空电弧熔炼制备了β(Nb-35Ti-6A1)和β+δ(Nb-30Ti-15A1、Nb-15Ti-11Al)Nb台金,研究了3种Nb合金1000℃静止空气中的连续氧化行为,采用金相显微镜、XRD和SEM分析了氧化膜的结构和组成.研究表明,由Nb2O5,金红石TiO2和-A12O3组成的混合氧化膜具有一定的保护作用,3种Nb-Ti-Al合金氧化动力学曲线均遵循抛物线规律;Nb-35Ti-6Al中的富Ti偏析区发生内氧化,而Nb-30Ti-15Al和Nb-15Ti-11Al中δ相的存在有利于降低氧在基体中的溶解和扩散,使β+δ两相合金的氧化性能优于β单相合金.     

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。     

纳米晶Ni-Ag合金高温氧化行为研究

球磨80～200h的Ni-Ag合金粉末经热压烧结后获得了晶粒尺寸小于50nm的Ni-50Ag纳米晶块体材料,经热处理后其晶粒长大约至100nm.在600℃的高温氧化时,合金呈现出不同的氧化膜结构及氧化增重速率.MA80hNi-50Ag和MA200hNi-50Ag合金在600℃空气氧化时均未形成选择性的外氧化膜,而形成了非平衡态复杂内氧化结构.热处理前,合金的氧化行为受晶粒尺寸以及合金内部缺陷,内应力等诸多因素的影响,导致MA80h和200h合金不同时间合金氧化速率常数相差较大.而经热处理后,主要是晶粒尺寸影响合金的氧化行为.     

低合金钢中合金元素高温氧化行为研究

对低合金钢进行了900~1 200 ℃高温氧化实验,对钢中Si、Mn、Cu、Cr和Ni等合金元素的高温氧化行为进行了研究。结果表明：高温下Si元素与Cu元素存在明显的富集,Si元素会氧化生成Fe2SiO4,阻碍铁离子在氧化铁皮中的扩散,使钢具有一定的抗氧化性;Cu元素可以改善钢的强度、韧性与耐腐蚀性,但是高温氧化后极易形成“富铜液相”,导致出现“铜脆”现象;在1 200 ℃下,Cr元素和Ni元素也会发生富集,Cr在高温下会在氧化铁皮和基体钢之间形成FeCr2O4,同样具有一定的抗氧化性;Mn的氧化物与Fe的氧化物很相似,两者相应氧化物有很高的互溶度;Ni元素对氧化过程没有较大的影响。     

晶粒细化对Fe-Cr、Ni-Cr合金氧化行为的影响

采用机械合金化法制备块体纳米晶Fe-20Cr、Ni-20Cr合金,并研究其在1000℃空气中的氧化行为.结果表明：由于晶粒细化,加快了Cr向合金表面的扩散速度,增加了活泼组元Cr氧化物的形核位置,降低了Fe-Cr、Ni-Cr合金形成单一连续Cr2O3氧化膜所需的临界Cr浓度,故机械合金化Fe-20Cr、Ni-20Cr合金氧化后形成了单一的Cr2O3外氧化膜,且氧化速率明显小于普通晶粒大小的熔炼Fe-20Cr、Ni-20Cr合金.      

Mg-Y-Ce稀土阻燃镁合金的高温氧化行为研究

Y和Ce的同时加入使镁合金获得了优异的阻燃效果,实现了镁合金在大气条件下的无保护熔炼。AES和XRD表面分析结果表明,Mg-Y-Ce阻燃镁合金在高温下暴露于大气中时,合金表面会生成一层以Y2O3为主的氧化膜。干燥空气中,Mg-3Y-4.5Ce合金在773, 873和973 K下氧化时,其氧化动力学曲线遵循立方规律。基于高温氧化热力学,详细分析了Mg-Y-Ce合金在高温下的选择性氧化机制,并从电化学角度探讨了Y2O3膜的半导体特性及其对镁合金基体进一步氧化的阻碍机制     

稀土氧化物改进高温涂层的氧化行为研究

研究了几种含或不含ＣｅＯ２的ＮｉＡｌ基涂层在９００及１０００℃下的高温氧化行为，并对氧化前的涂层组织，氧化膜形貌及氧化膜／基体界面结构等进行了观察，从而就ＣｅＯ２对Ａｌ２Ｏ３膜的氧化动力学和ＮｉＡｌ组织退化的影响探讨了ＣｅＯ２改善涂层抗高温氧化性能的机制。     

Ti811合金的高温氧化行为

利用扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜,研究了Ti811合金在700～900℃的静止空气中的氧化行为,分析氧化时间、温度等因素对合金氧化动力学行为的影响.结果表明,合金的氧化动力学曲线主要为抛物线类型;低温短时氧化时,铝的热力学优势占主导,高温长时氧化时,钛的氧化动力学优势占主导;氧化皮与被氧化金属之间、氧化皮不同层次及复杂混合型氧化皮中不同相之间,由于结构上存在差异,将在界面上产生结构内应力,使氧化皮发生开裂或剥落.     

Fe-Cr-Al电热合金的高温氧化行为

对一种Fe-Cr-Al系电热合金0Cr25Al5进行了不同温度(950、1050、1150 ℃)的氧化质量增加试验。结果表明,合金试样在950 ℃下属于完全抗氧化级,在1050 ℃下属于抗氧化级,在1150 ℃下保温40 h以上时,由于Cr₂O₃的氧化挥发导致氧化膜出现空洞,大大降低了合金的抗氧化性能。XRD物相分析表明合金表面氧化膜主要由TiO₂、Al₂O₃和FeCr₂O₄组成。     

稀土改性铸造Fe-24Cr-32Ni型耐热钢高温氧化行为的研究

通过增重法研究了稀土元素Y和Ce对Fe-24Cr-32Ni耐热钢高温氧化速率的影响。同时采用扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对耐热钢高温氧化层的结构和组成进行了分析。实验结果表明,在1 000℃温度下氧化100 h后,未添加稀土元素的试样单位面积氧化增重37.1 g/m²,添加0.18%Ce的试样增重量为34.5 g/m²,而添加0.20%Y的试样单位面积增重最小,仅为14.9 g/m²,说明稀土元素的加入有效提高耐热钢在1 000℃下的抗氧化性。通过对氧化膜的内部组成及结构分析可知,稀土元素可以促进氧化膜表面形成一层完整致密的尖晶石氧化物,促进氧化膜与基体界面处Si的内氧化物形成,增大氧化膜与基体的接触面积,提高氧化膜与基体的结合强度。     

某燃气轮机燃烧室合金高温蒸汽氧化行为研究

采用蒸汽氧化实验与热力学理论计算研究了DD5,K447A,GH3230以及GH3536共计4种燃气轮机用典型高温合金在高温蒸汽中的氧化行为。在1000℃下含10%H₂O的空气中,合金GH3230和K447A氧化增重遵循抛物线氧化规律,合金DD5和GH3536出现失重情况。合金K447A与GH3230表面形成了Cr₂O₃和Al₂O₃为主的氧化产物,其中合金GH3230因Al含量较低而发生内氧化现象。DD5表面发生Al₂O₃氧化膜剥落,而GH3536出现氧化物挥发。结果表明,4种合金的抗蒸汽氧化性能排序为K447>GH3230>DD5>GH3536。