Inconel 740合金在空气和含有水蒸气的空气中的氧化研究

利用热重分析法、X射线衍射仪和扫描电镜与能谱分析仪研究了Inconel 740合金在空气和含有水蒸气的空气中的高温氧化行为,并分析了该合金的氧化机制.结果表明：Inconel 740合金在950℃的静态空气中氧化时,氧化动力学遵循抛物线规律,氧化膜黏附性能良好,表面氧化膜完整,外层由Cr2O3和少量的（Ni,Co）Cr2O4、TiO2组成,中间层为SiO2和Al2O3,内层氧化物为Al2O3和TiO2;合金在750℃含有10%水蒸气的空气中的腐蚀动力学也近似遵从抛物线规律,表面氧化膜很薄且致密性较差,表面氧化层主要为Cr2O3,内层氧化物为Al2O3和TiO2.     

四种锅炉管材料650℃/26MPa的蒸汽氧化研究

研究了S30432、TP347H、TP310HCbN和T91钢4种锅炉管材料在650℃/26MPa超临界水蒸气中的氧化行为,氧化1 500h后,采用增重法测量试样单位表面上的质量变化,用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)分析氧化膜表面及截面形貌、微观结构和元素分布,用X射线衍射仪(XRD)进行氧化膜物相表征.结果表明:4种材料氧化情况差异显著,其抗蒸汽氧化性能很大程度上取决于合金中Cr元素的含量;4种材料都形成了双层氧化膜结构,包括内层富Cr尖晶石型氧化物及外层铁氧化物(Fe3O4或Fe3O4+Fe2O3);氧化膜中形成的孔洞会成为阳离子由材料基体向氧化膜/蒸汽界面扩散,以及氧和水分子由氧化膜/蒸汽界面向金属基体扩散的快速通道,使氧化速率加快;S30432、TP347H及TP310HCbN氧化膜的剥落机制可用屈曲模型解释,T91钢氧化膜的剥落机制可用楔入模型解释.     

GH750和 Haynes 282在 750℃水蒸气中的氧化行为研究

在750℃水蒸气中开展GH750和Haynes 282的氧化行为研究.利用增重法获得2种合金的氧化动力学规律,利用扫描电子显微镜和能谱仪分析氧化物的形貌和元素分布,利用X射线衍射仪对合金表面氧化物进行物相分析.结果表明:2种合金的氧化动力学行为基本符合抛物线规律,其中GH750的抗水蒸气氧化性能优于Haynes 282...     

涡轮叶片用渗Al涂层高温氧化行为

采用料浆法在涡轮叶片材料K4104镍基高温合金表面制备渗Al涂层,利用静态高温氧化以及多种物理测试方法研究了渗Al涂层的防护性能。对试验过程中氧化动力学特征及氧化膜形貌的变化进行了深入的分析。试验结果表明:渗Al涂层改善了合金的抗氧化性能;长时间的高温氧化使渗Al涂层/基体间出现空洞,导致氧化膜剥落,涂层的抗氧化性能有一定程度减弱。     

锅炉奥氏体不锈钢在模拟煤灰和高硫烟气环境中腐蚀行为的研究

在模拟煤灰和高硫烟气环境中研究了3种锅炉用奥氏体不锈钢TP347HFG、Super304H和HR3C在650℃的高温腐蚀行为及腐蚀机理.通过不连续称重法测量试样质量的变化,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X-射线衍射(XRD)等分析方法研究腐蚀产物的形貌、元素分布和腐蚀产物物相.结果表明:经500h高温腐蚀后,3种合金均出现腐蚀损失,但HR3C腐蚀程度较TP347HFG和Super304H轻;TP347HFG和Super304H合金腐蚀产物分层生长且剥落严重,外层氧化膜为Fe_2O_3,内层为Cr_2O_3层及大量内硫化物;HR3C表面形成了保护性的(Cr,Fe)_2O_3氧化膜,未见明显的剥落现象.     

TBCs粘结层抗高温氧化行为研究

该文采用超音速火焰喷涂方法,在镍基高温合金基体上制备NiCoCrAlTaY粘结层,通过XRD、SEMi析方法,研究了相同温度不同氧化时间粘结层的抗高温氧化行为及氧化机理,分析计算得到粘结层的氧化动力学规律,最后总结了控制TGO生长的方法。分析表明：TGO的生长使粘结层Al元素贫化,Ni、Cr元素氧化产生复杂的尖晶石类金属氧化物,是粘结层抗氧化性能降低的根本原因,为热障涂层的结构设计及优化提供了依据。     

10CrMo910钢管蒸汽侧氧化膜的形态特征

对某电厂锅炉过热器和再热器受热面10CrMo910钢管蒸汽侧氧化膜进行了金相、扫描电镜、能谱和X衍射等试验分析,研究了蒸汽侧氧化膜的形态特征及其形成规律.结果表明:蒸汽侧10CrMo910钢管氧化膜分为内、外2层,内层为富含孔洞的富Cr层的非均质氧化膜,外层为疏松而细小的Fe3O4和Fe2O3;金属基体与内层氧化膜的界面处存在内氧化,使界面结合紧密;内层与外层氧化层界面不明显,离解后的氧化物颗粒较少,界面黏附强度较高,且内、外层氧化膜均由纳米和微米级颗粒组成,由于热膨胀系数不同导致应力大部分由氧化颗粒间空隙吸收;10CrMo910钢管蒸汽侧氧化膜难以剥落,且增厚的氧化膜容易导致受热面钢管长期处于过热状态.     

表面加工状态对Super 304H钢抗蒸汽氧化性能的影响

对6种不同表面加工状态(磨床粗磨、砂轮磨削、320号砂纸研磨、600号砂纸研磨、1200号砂纸研磨和抛光)的Super 304H钢在650℃/25MPa超临界水蒸气中的氧化行为进行了研究,采用增重法对氧化1 200h后的试样单位表面上的质量变化进行了测量,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对氧化膜表面和截面形貌、微观结构和元素分布进行了分析,并利用X射线衍射仪(XRD)对氧化膜物相进行了表征.结果表明:Super 304H钢的抗蒸汽氧化性能对材料的表面加工状态比较敏感;不同表面加工状态的Super 304H钢经氧化后,试样单位表面上的质量变化、表面氧化物形态以及横截面氧化物形态差异明显;形成的典型氧化膜分内、外2层,外层氧化膜主要为Fe3O4,内层氧化膜主要为含Cr量较高的(Fe,Cr)3O4以及少量的Cr2O3;随着材料表面粗糙度的增加和比表面应变层的形成,越容易形成具有保护性的富铬氧化膜,Super 304H钢的抗蒸汽氧化性能越好.     

锅炉水冷壁高温氧化试验的热分析动力学研究

为了分析锅炉水冷壁存在的高温腐蚀问题,利用高温气氛炉试验台进行了锅炉水冷壁材料20g的高温氧化试验,采用热分析动力学的方法对试验的数据进行处理和分析,求得了在810～920℃纯空气条件下20g的氧化活化能和指前因子;利用配有能谱分析仪的扫描电镜对氧化产物的结构和元素组成等进行了分析,得出了20g氧化过程中的平均的氧化速度。     

O_2_CO_2气氛下痕量元素迁移特性试验研究

在管式炉上进行徐州烟煤的燃烧试验,采用电感耦合等离子体光谱质谱联用仪(ICP-MS)对燃烧剩余灰渣进行测定.研究了不同温度和不同燃烧气氛(空气气氛和O2/CO2气氛)下痕量元素的迁移特性.结果表明,煤燃烧过程中,痕量元素Cr、Mn、Ni、Zn、Cd、Pb在灰渣中富集,As挥发率达70%以上.随着温度的升高,大部分痕量元素在灰渣中的含量降低,Mn、Ni、Cr在灰渣中的含量相对比较稳定.O2/CO2气氛下,各元素随温度的变化趋势并未受到影响,但整体上O2/CO2气氛下各痕量元素在灰渣中的含量要大于空气气氛下的,随着温度的升高,O2/CO2气氛和空气气氛下痕量元素在灰渣中的含量越来越接近,说明燃烧气氛对痕量元素迁移的影响随温度升高而减弱.     

超临界二氧化碳中材料的腐蚀行为

以超临界二氧化碳(SCO_2)为工质的布雷顿循环相比于传统的水蒸气朗肯循环,具有更好的转换效率和经济优势。为了研究材料在SCO_2系统中的耐腐蚀性能,自主设计搭建了SCO_2循环腐蚀试验系统,对目前动力设备中常用的Cr-Mo-V合金钢、9%～12%Cr铁素体钢、奥氏体不锈钢和镍基高温合金等17种材料在600℃和700℃高温高压SCO_2介质中的耐腐蚀性能进行了测试和分析。腐蚀称重、扫描电镜和能谱分析的结果表明:材料的抗二氧化碳腐蚀能力与合金Cr含量呈正相关性,Cr-Mo-V合金钢和9%～12%Cr铁素体钢的腐蚀增重随时间呈现抛物线规律,在钢的表面和内部裂纹处均发生了渗碳;奥氏体不锈钢在短期内能保持一定的抗腐蚀能力,但长时后腐蚀增重严重;镍基高温合金在700℃、20 MPa下3 000 h后仍表现出良好的耐腐蚀性能。     

催化剂载体用耐氧化性不锈钢箔的开发

本文介绍了汽车排放物催化转化器用的耐氧化性不锈钢箔，在研究了稀土元素对20Cr-5Al钢的耐氧化性影响以后，研制出Fe-20Cr-5Al-La-Ti合金箔，它的耐氧化性优于含Y钢箔，人们认为由于La降低了氧在Al2O3 和Cr2O3中的扩散率而改善了泊的耐氧化性，高温下的耐氧化性取决于在Al2O3和Cr2O3的界内形成的Cr2O3层，讨论了稀土元素对氧化过程的影响，也介绍了箔的产量。     

吸热式可控气氛发生装置

本发生装置,是将空气与原料气混合后,通过镍基催化剂的高温反应罐,经一系列物理——化学变化制成几乎不含氧化性气氛(CO_2、H_2O、O_2)主要是还原性气氛(CO、H_2)与惰性气氛(N_2)组成的吸热式可控气氛。 这种还原性气氛与惰性气氛,可以在进行渗碳及氮碳共渗热处理时,作为稀释气氛。在不同的热处理要求下,可以通过控制该气氛的露点(亦即控制气氛中水蒸气的含量),来控     

C-HRA-5和HR3C钢在650℃超临界水中的高温氧化行为

在650℃和压力为27MPa的蒸汽中对太原钢铁(集团)有限公司产C-HRA-5(简称C5)钢和HR3C奥氏体耐热钢进行了不同氧化时间的超临界水蒸气氧化试验,研究了不同氧化时间表面氧化层的形貌和结构组成,并分析了氧化层截面形貌及氧化机制.结果表明:材料在200 h之前增重较快,而氧化时间在200～2 000 h氧化速率较...     

用于焦炉煤气重整合成气的管式透氧膜反应器的研制及其运行性能

采用热注浆法成功地制备了致密的混合导体BaCo0.7Fe0．2Nb0.1O3-δ（BCFNO）透氧膜管,应用在焦炉煤气中甲烷部分氧化制合成气反应中,可以利用透氧膜以空气为氧源和焦炉煤气中的甲烷反应制合成气,实现膜分离制氧和甲烷部分氧化反应的一体化。试验结果表明,当反应温度在875℃时,膜的透氧量为8．7mL／（cm^2·min）,焦炉煤气中甲烷的转化率可以达到94％以上,H2的选择性在90％左右。试验结果还表明,透氧膜管的性能可靠稳定,经过长时间的运行膜管没有出现破裂,在富氢焦炉煤气气氛下表现出很好的稳定性。     

Fe-Cr-Al电热合金气相反应原位生成绝缘膜的研究

利用气相反应在Fe-Cr-Al电热合金表面原位生成了耐高温的绝缘膜。绝缘膜主要由α-Al2O3相组成,膜的绝缘性良好,生长符合抛物线规律。另外研究了表面质量、氧压、反应时间及合金元素等因素对绝缘膜击穿性能的影响。     

镁在水蒸气中高温氧化的动力学特性

对镁在水蒸气中着火前的高温氧化特性和机理进行了研究.发现水蒸气中镁的高温氧化反应可以分为3个阶段:在400℃前基本不发生反应;高于400℃后为高温氧化阶段,属于表面反应;在大约500℃后可能出现气相反应,继续加热可能出现着火和燃烧.通过实验和理论分析研究了内、外扩散速率和化学反应速率量级,明确了化学反应速率是该过程的速率控制步骤.在对镁高温氧化模型进行分析的基础上,计算了镁在水蒸气中高温氧化阶段的动力学参数.     

高温条件下N_2O分解转换对NO生成的影响

根据50 kW下行燃烧炉中燃烧过程中的NO和N_2O生成及还原规律,采用高温固定床模拟了空气分级燃烧过程的还原及燃尽阶段的气氛对N_2O高温分解及对NO生成影响的实验,测量了多种气氛模拟工况下的N_2O高温分解等特性,得到了N_2O高温分解及对NO生成转化的影响规律.实验结果显示,在CO+O_2+平衡气的气氛条件下,N_2O分解生成大量NO,有别于传统的N_2O分解理论.利用基于MB89机理的化学动力学模拟方法模拟了对应气氛下N_2O分解规律及产物特性,分析N_2O分解生成NO的基元反应.根据模拟结果发现,生成的大量NO一是来源于CO燃烧产生大量的O自由基与N_2O反应的产物,二是N_2O逆向生成的NCO进一步分解成NO.     

纯铜、纯钴电极和铜钴合金电极在碱性介质中的光电化学研究

用动电位伏安法对纯铜电极、纯钴电极以及含钴量5.1%、9.7%、15%、25%和40%的铜钴合金电极在硼砂—硼酸缓冲溶液(pH8.5)中的光电化学行为进行了研究。纯铜电极、纯钴电极和铜钴合金电极均显示P-型光响应,纯铜电极的光响应来自Cu2O,纯钴电极的光响应主要来自Co3O4,铜钴合金电极的光响应来自Cu2O和Co3O4的共同作用。纯铜电极在阳极氧化过程中存在着Cu的阳极溶解和电极表面生成Cu2O膜的反应,温度升高有利于Cu2O膜的生成,除氧与否影响纯铜电极的成膜反应。纯钴电极电位正向扫描时不显示光响应,负向扫描时显示阴极光电流。铜钴合金电极的光响应随含钴量而变化。     

低温渗铝涂层对P92钢650℃饱和蒸汽氧化行为的影响

利用低温粉末包埋渗法在P92钢服役温度下制备了铝化物涂层,并结合氧化增重法、扫描电镜观察及X射线衍射分析,研究了P92钢及其铝化物涂层在650℃下的饱和蒸汽氧化行为。结果表明:P92钢抗蒸汽氧化性能不足,350 h前氧化动力学遵循抛物线规律,外层疏松层氧化物Fe_3O_4+Fe_2O_3与内层氧化物FeCr_2O_4呈双层结构,氧化700 h后外层氧化膜发生严重剥落;低温包埋渗铝后,试样表面形成保护性Al_2O_3氧化膜,可显著提升P92钢抗蒸汽氧化性能;Al_2O_3氧化膜具有较慢的生长速度,因此铝化物涂层的耗损并不是继续形成Al_2O_3带来的消耗,而是Al向内扩散形成AlN相以及Fe向铝化物涂层扩散形成Fe_3Al相,从而降低Al浓度梯度。