AlCoCrFeNi高熵合金的高温氧化性能

测定AlCoCrFeNi高熵合金高温氧化后的氧化动力学曲线，采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪等分析合金氧化层的物相、形貌、结构和成分，利用硬度计测定不同温度下氧化产物的硬度，从热力学和动力学角度深入分析AlCoCrFeNi高熵合金的氧化机理.结果表明：AlCoCrFeNi高熵合金在800～1 000℃下具有较好的抗氧化性能，高于1 000℃时合金退化较为明显；AlCoCrFeNi高熵合金800℃氧化时Al与O元素亲和力最大，并且高熵合金中Al原子扩散速率最大，Al率先在合金表面形成连续的Al₂O₃膜，随着温度的升高，其他原子也扩散至表面发生氧化反应，合金表面出现Cr₂O₃和尖晶石等，氧化物逐渐长大，1 100℃时长大的尖晶石易从合金表面脱落；随着氧化温度的升高，AlCoCrFeNi高熵合金的显微硬度逐渐升高.     

ODS-310合金的高温氧化行为

采用静态氧化增重实验及扫描电镜、能谱分析和X射线衍射分析等手段,研究了ODS-310合金在高温环境下的氧化行为,分析了氧化层的形貌、成分和物相,并对其高温氧化动力学曲线进行拟合.实验发现各个温度下的氧化动力学曲线均基本符合抛物线规律.在700℃和900℃氧化100 h以后,ODS-310合金均表现出优异的抗氧化性能.但是,当氧化温度为1100℃时,氧化层厚度明显增厚,而且氧化层有疏松和不连续的现象,不利于氧化层对基体的保护.氧化程度随着氧化温度的提高和氧化时间的延长而加剧.通过能谱和X射线衍射综合分析可知氧化层的物相为Cr₂O₃.     

粉末冶金Ti–45Al–10Nb合金的高温抗氧化性能

通过粉末冶金法制备了化学成分为Ti–45Al–10Nb的高Nb含量的TiAl合金,并研究了其在850、900和950°C下的抗氧化性能。根据氧化皮形貌和微观结构演变分析,讨论了高温下的抗氧化机理。850°C和900°C的氧化皮结构相似,TiO₂+Al₂O₃混合物覆盖在弥散分布TiO₂+Nb₂O₅的基体层。在950℃时,氧化皮从外部到母体金属分为四层:疏松的TiO₂+Al₂O₃层、致密的Al₂O₃层、致密的TiO₂+Nb₂O₅层和弥散分布TiO₂+Nb₂O₅的基体层。Nb层抑制了Ti原子的向外扩散,阻碍了TiO₂的生长,同时促进形成连续的Al₂O₃保护层,使合金具有长期的高温抗氧化能力。     

Ni系低温钢的高温氧化行为研究

为研究Ni系低温钢的高温氧化行为,利用Setsys Evolution型高温同步热分析仪对Fe-3.5Ni和Fe-9Ni钢在700~1200℃的氧化行为进行了研究,采用电子探针(EPMA)、场发射扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段表征了氧化物微观形貌和物相组成.结果表明:700~1200℃条件下氧化2h后,Fe-3.5Ni钢和Fe-9Ni钢的氧化增重曲线规律相似,相同氧化温度条件下,单位面积Fe-9Ni钢的增重量低于Fe-3.5Ni钢.随氧化温度的升高,试样表面依次出现团絮状、晶须状和不规则多边形状Fe₂O₃.氧化分为内氧化和外氧化,内、外氧化层厚度随氧化温度的提高逐渐增加,且900℃是两种钢外氧化层厚度发生突变的临界温度.内氧化层由FeNi₃和混合物(FeO+Fe₃O₄)组成,外氧化层由Fe₂O₃,Fe₃O₄和FeO组成,且外氧化层内包裹着尖晶石相NiFe₂O₄;随着Ni含量增加,NiFe₂O₄增多并形成连续的薄带.     

Ni-Fe-Cr基高温合金表面AICrN涂层制备及高温氧化性能

采用阴极弧离子镀法在Ni-Fe-Cr基高温合金表面制备了AlCrN涂层.通过电子扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和X射线光电子谱仪等分析了AlCrN涂层表面和界面的形貌、能谱、物相以及结合能谱,并进行了800和900℃高温氧化实验,研究了AlCrN涂层抗高温氧化性能及其机理.实验结果表明:AlCrN涂层主要成分为Al、Cr和N元素,添加Al元素后表现出较强的AlN择优取向;Al2p峰谱为Al—N和Al—O结合键,Cr2p峰谱为Cr—O和Cr—N结合键,N1s峰谱以Cr—N和Al—N的形态存在,另外含有少量的N—Cr—O和N—Al—O结合键;经过高温氧化后AlCrN涂层表面氧化物为Cr₂O₃,对高温合金基体有良好的保护作用.     

超临界CO2材料腐蚀过程动力学与产物热力学研究

针对超临界CO₂动力循环高温承压部件与工质相容性问题，研究了T92耐热钢在600和700℃超临界CO₂环境下的腐蚀过程动力学及其热力学产物。采用分子动力学计算了CO₂在FeCr合金表面的吸附过程，模拟了T92耐热钢在初始氧化阶段原子的迁移和分布规律，并基于腐蚀热力学原理，分析了氧化层和碳化物的分布规律，最后通过高温腐蚀实验进行了验证。研究结果表明：700℃时，T92耐热钢氧化层厚度约为600℃时的13.5倍，氧化层结构为外侧Fe₃O₄层、内侧FeCr₂O₄层，氧化层内部主要为C₂₃C₆型碳化物；CO₂优先吸附于Cr原子(111)表面，当Cr与CO₂发生反应后，部分形成游离态的C沉积于氧化层表面，并以离子的形式向内扩散；腐蚀过程主要由离子扩散控制，扩散速率随着温度的升高而增大。该研究为超临界CO₂材料抗腐蚀性能评估提供了一种复合...     

X80管线钢的高温氧化行为

利用热重法对X80管线钢高温氧化行为进行系统研究,分析不同温度下氧化增重和氧化铁皮形貌演变规律及合金元素在氧化层与钢基体界面处的分布规律.实验结果表明:700~1200℃范围内,X80钢氧化增重曲线呈现抛物线规律.此外,氧化铁皮厚度随温度升高而增加,特别是当温度高于800℃时,由于金属基体存在相变,氧化铁皮厚度急剧增加.高温条件下X80钢氧化铁皮为典型三层结构,外层为极薄的Fe₂O₃,中间层为Fe₃O₄,内层为粗大柱状晶FeO,并在靠近钢基体处形成一层晶粒细小的内氧化层,内氧化层阻碍了铁氧离子的相互扩散,提高了X80管线钢的高温耐蚀性.     

Y含量对Ni-20 Cr合金高温抗氧化性能的影响

为了揭示稀土元素Y对Ni-20Cr合金高温抗氧性能的影响,利用非自耗真空电弧炉熔炼4种不同Y含量的Ni-20Cr合金,并对合金进行循环氧化实验。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等对获得的合金氧化膜进行观察分析。结果表明,Y能提高Ni-20Cr合金的高温抗氧化性能,并且温度越高,作用越明显;添加0.6%Y的Ni-20Cr合金的高温抗氧化性能提升最为明显;添加Y有利于合金选择性氧化膜Cr2 O3的生成,提高氧化膜同基体金属的附着力,降低氧化速率,从而提高合金的高温抗氧化性能。     

SmCoO3钙钛矿氧化物的高压高温合成及其物性

采用高压高温方法合成钙钛矿型SmCoO₃氧化物, 利用XRD,Raman,电导率和热膨胀测试对样品的结构及性能进行表征. 实验结果表明, 在2.75~4.20 GPa, 1 061 ℃附近, Co₂O₃和 Sm₂O₃发生固相反应形成SmCoO₃, 但反应不完全. 单相SmCoO₃较好的合成条件为3.90 GPa和1 061 ℃左右. 室温Raman谱观察到单相样品中只有SmCoO₃正交相的特征峰. SmCoO₃样品在327 ℃以下为绝缘体, 在327 ℃以上电导率随温度升高而增加. 热膨胀系数在100~800 ℃呈线性变化.      

FGH95合金的高温氧化行为

通过静态增重实验、X射线物相分析、扫描电镜形貌观察及微区成分分析等手段,系统研究了FGH95合金在不同温度下的高温氧化行为及高温氧化动力学规律.结果表明:FGH95合金在800～1 000 ℃具有较好的抗氧化性能,其氧化动力学曲线基本符合抛物线规律;在1 100 ℃,氧化较为严重,其氧化动力学曲线由两段抛物线组成.氧化层主要由Cr2O3和TiO2组成,在1 100 ℃高温氧化后有少量的NiCr2O4生成.     

预氧化对高温CO2环境下典型耐热材料腐蚀行为的影响研究

为提高耐热材料在高温CO₂中的抗腐蚀性能，以耐热材料Sanicro 25、HR6W、HR230和740H为对象，经高温O₂短时预氧化后开展CO₂腐蚀实验。采用分析天平测量耐热材料腐蚀前后质量变化；利用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱分析仪表征腐蚀产物形貌、成分及其分布。实验结果表明：预氧化后耐热材料在900℃CO₂中的腐蚀动力学曲线符合抛物线规律；预氧化后4种耐热材料表面氧化物主要为Cr的氧化物和少量零星团状的Fe氧化物，该富Cr氧化膜有效减低腐蚀行为的离子扩散，从而降低耐热材料的腐蚀质量增加；耐热材料Sanicro 25和HR6W表面腐蚀层厚度减薄，而740H内氧化加剧。结合耐热材料腐蚀质量变化与腐蚀产物，高温预氧化处理可提高HR6W和HR230的抗高温CO₂腐蚀性能。     

热处理对TiAl基合金喷丸试样组织与性能的影响

TiAl合金在高温下服役时,表面因受循环载荷而容易产生疲劳裂纹,因此有必要进行表面处理以改善其力学性能。使用直径0.2 mm钢丸在0.7 MPa气压下对TiAl合金进行室温喷丸实验,使用ABAQUS有限元分析软件进行喷丸仿真模拟研究。随后,对喷丸试样进行不同温度和保温时间的热处理。通过SEM观察TiAl合金纵截面的显微组织,使用X射线残余应力仪测量TiAl合金表面的残余压应力,使用显微硬度仪测量热处理后TiAl合金表面的显微硬度。结果发现,喷丸后TiAl合金表面出现许多凹坑和层片状突起,次表面处发生明显塑性变形并出现许多变形孪晶。热处理后TiAl合金表面残余压应力会随着保温时间的增加和热处理温度的升高而变小。硬度几乎表现出与残余应力相同的趋势,但当热处理温度为1 200℃时,因金相组织发生变化,α₂相含量明显增多,导致硬度增加。     

镍铬合金表面的微弧氧化陶瓷膜对镍离子析出的影响

采用微弧氧化技术, 以NaAlO₂和Na₅P₃O₁₀为电解液体系, 在镍铬合金表面制备微弧氧化陶瓷膜, 研究镍铬合金表面形成的微弧氧化陶瓷膜对镍离子析出的影响.  用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)对膜层进行表征,     用等离子体发射光谱仪及电化学方法检测成膜前后镍铬合金中镍离子在人工唾液中的析出量及合金的耐腐蚀性能. 实验结果表明, 镍铬合金表面形成的主晶相为γ-Al₂O₃的微弧氧化陶瓷膜可有效阻止镍离子析出, 提高了镍铬合金的耐腐蚀性能.     

粘接层预氧化对热障涂层TGO生长与抗高温氧化性能的影响

利用预氧化技术在热障涂层(TBC)的陶瓷层/粘接层界面形成致密Al₂O₃层,经过1 100 ℃高温氧化试验,研究了该Al₂O₃层通过抑制氧气扩散,降低热生长氧化物(TGO)生长速率的作用机理,阐明了粘接层预氧化对整体热障涂层氧化行为的影响规律.结果表明:喷涂态(A-TBC)与预氧化(P-TBC)试样的TGO厚度及氧化增重均随氧化时间的延长而增长.但是,P-TBC显著减少了整个过程氧的扩散,有效抑制了氧化初期TGO的急速生长,使得P-TBC能够长期保持有益的TGO结构、降低抛物线氧化速率,并最终提高热障涂层抗高温氧化性能.     

Ni-Cr-Mo-Cu合金的高温氧化特性

运用静态等温氧化法研究了自制Ni-Cr-Mo-Cu耐蚀合金在600、800、1 000℃下的氧化特性,采用X射线衍射对氧化层进行了相的分析,并用电子显微镜对氧化层形貌进行观察.结果表明,Ni-Cr-Mo-Cu耐蚀合金氧化时先发生选择性氧化生成Cr2O3,随后发生分层氧化生成NiO和NiCr2O4,在高温长时间下Ni-Cr-Mo-Cu耐蚀合金表现出较不锈钢更为优越的抗氧化性能.     

渗铝涂层对耐热钢T91的高温防护研究

采用粉末包埋法在耐热钢T91表面制备渗铝涂层,并研究了其在800和850℃空气中的等温氧化行为,结果显示,耐热钢T91合金和渗铝涂层在这2种温度下的氧化动力学均近似服从抛物线规律,T91无论在800和850℃空气中的等温氧化时其表面均生成了具有尖晶石结构的不具有保护性的FeCr混合氧化物层;当合金表面采用粉末包埋法渗铝后能显著降低在这2种温度下的氧化增重,原因是高温氧化后在涂层表面生成了一层连续、致密、与涂层结合良好的保护性氧化膜Al2O3,因而对基体合金起到了良好的防护作用。     

非晶态Ni－W，Ni－W－B合金镀层的高温氧化性能

以非晶态合金镀层的高温氧化问题为背景，研究了Ｎｉ－Ｗ，Ｎｉ－Ｗ－Ｂ合金镀层在高温条件下的抗氧化性能以及镀层经加热处理后的硬度，实验结果表明，随镀层含Ｗ和Ｂ量的增加，有利于镀层的抗高温氧化性能和硬度的提高。     

316H不锈钢表面等离子粉末堆焊Tribaloy® T400涂层的性能研究

采用等离子粉末堆焊工艺在316H不锈钢表面堆焊Tribaloy^® T400 (T400) 合金涂层,研究焊接时不同焊接热输入对堆焊件表面形貌、成分、维氏硬度、摩擦因数以及磨损质量的影响。结果表明：当焊接热输入为840 J/mm时,堆焊件表面没有明显的缺陷,维氏硬度以及耐磨性能达到最佳,且Cr元素含量最低;对316H不锈钢和堆焊件的磨损机制进行研究发现,316H不锈钢的磨损机制主要为剥层磨损,伴随有少量氧化磨损,堆焊件的磨损机制主要为磨粒磨损,伴随有黏着磨损。对焊接热输入为840 J/mm的堆焊件在700 ℃的环境中进行时效实验,堆焊件的维氏硬度随着时效时间的延长而增大,堆焊件经1000 h时效后,维氏硬度由原来的528增加到602,堆焊层具有较高的高温力学稳定性。     

利用二元钠盐体系处理钒渣的清洁焙烧工艺

试验研究了利用二元钠盐(NaOH-Na₂CO₃)对钒渣进行焙烧,并分析了相关动力学参数对焙烧效果的影响.结果表明:在二元钠盐焙烧过程中,焙烧温度、焙烧时间及NaOH与Na₂CO₃质量比对渣中钒、铬的浸出率影响重大;焙烧过程中,Fe₃O₄被氧化为Fe₂O₃,V₂O₅和Cr₂O₃分别被氧化为β钒酸钠型结构的Na₃VO₄与正交晶系结构的Na₂CrO₄;最佳焙烧条件下,NaOH与 Na₂CO₃质量比为1.5∶1,焙烧温度为600℃,焙烧时间为60min,此时钒与铬的浸出率分别为98.66%与83.57%;浸出尾渣的主要金属元素为Fe.     

钴基高温合金GH5605的恒温氧化行为研究

通过采用现代分析手段OM、XRD及SEM/EDX,研究了钴基高温合金GH5605的高温静态空气氧化行为。得到了该合金的氧化动力学曲线、氧化膜形貌及其相组成,评价了合金的抗氧化性能并分析了合金氧化机理。结果表明:钴基高温合金GH5605在750~950℃时氧化动力学遵循抛物线规律,生成的氧化膜以Cr203为主,无氧化膜剥落;合金氧化过程中无内氧化现象发生;该合金可满足1 100℃以下高温使用要求。