不锈钢热浸镀铝抗高温氧化腐蚀性能的研究

:钢材经热浸镀铝后 ,具有了良好的抗高温氧化腐蚀性能。为进一步提高 1Cr18Ni9Ti、1Cr13不锈钢的高温使用性能 ,本文对两种材料进行了热浸镀稀土铝合金处理和抗高温氧化性能的试验。高温氧化试验结果表明 ,1Cr18Ni9Ti、1Cr13不锈钢经热浸镀铝处理后抗高温氧化腐蚀性能明显提高 ,这主要取决于合金层中Al-Fe金属间化合物在高温氧化中的变化。 90 0℃氧化 5 0 0h ,1Cr18Ni9Ti钢浸镀件形成致密的α -Al2 O3氧化膜和 β -NiAl相层 ;1Cr13钢浸镀件形成Al2 O3氧化膜及Cr2 O3氧化物。研究表明 ,不锈钢中Cr、Ni元素对提高抗高温氧化性具有重要的影响作用。     

Fe-Al-Cr合金的晶粒控制对合金抗高温氧化性的影响

Fe-Al-Cr合金具有良好的高温抗氧化性,有广泛的应用前景,具有晶粒粗大的特点。通过在Fe-Al-Cr合金中添加镍、碳、铜等奥氏体化元素,使合金在冷却过程中生成FeCr相,以阻碍晶粒长大的方式使合金晶粒尺寸可以控制在100μm以内。探讨了Fe-Al-Cr合金氧化物薄膜形成的机制以及晶粒控制对Fe-Al-Cr合金抗高温氧化性的影响。通过金相显微镜观察高温下经不同氧化时间氧化后的Fe-Al-Cr合金,发现Al_2O_3薄膜优先形成于晶界,晶界数量增多有利于Al_2O_3的形成和生长。通过扫描电镜观察和能谱分析,发现在Fe-Al-Cr合金中,(Al_(0.9)Cr_(0.1))_2O_3和Al_2O_3组成了多层氧化物。结合第一性原理计算,得出该多层氧化物是由于Cr的扩散而在合金表面形成的,有助于提高Fe-Al-Cr合金的抗高温氧化性。最后,证实晶粒直径较小的Fe-Al-Cr合金具有更好的抗高温氧化性。     

红格钒钛磁铁矿氧化物相转变及非等温氧化动力学

在对红格钒钛磁铁矿基础特性研究基础上,探讨了其球团氧化过程物相的存在形式和转变过程,并通过热分析法研究了红格矿非等温氧化动力学.结果表明:红格钒钛磁铁矿属于高铬型钒钛磁铁矿,Cr_2O_3的质量分数为1.48%,连晶强度为625 N;主要物相组成为磁铁矿、钛磁铁矿、钒磁铁矿、铬铁矿;温度低于300℃时其氧化速率缓慢;球团氧化过程有价组元物相迁移变化历程为:Fe_3O_4→Fe_2O_3;Fe_2VO_4→(Cr_(0.15)V_(0.85))_2O_3;Fe_(2.75)Ti_(0.25)O_4→FeTiO_3→Fe_9TiO_(15);FeCr_2O_4→(Fe_(0.6)Cr_(0.4))_2O_4,Fe_(0.7)Cr_(1.3)O_3,(Cr_(0.15)V_(0.85))_2O_3.红格矿非等温氧化动力学研究表明:当升温速率为10℃/min时,温度在220~380℃,380~500℃和500~800℃时,反应活化能分别为47.02,14.95和30.36 kJ·mol~(-1).     

Inconel600合金高温微动磨损特性

采用SRV-Ⅳ高精度微动磨损试验机研究核电材料Inconel600合金的高温微动磨损行为和机制.温度升高有利于黏着区的形成,抑制微滑区的产生,促使摩擦系数和磨损量逐渐减小.摩擦氧化主要发生在环状滑动区,中心黏着区相对很少.高温下氧元素分布较室温下的更加聚集.中心黏着区表面氧含量较低,表层大量存在Ni、Cr和Fe的单质.磨痕表面氧化物由NiO、Cr2O3和Fe3O4组成.室温和高温条件下磨痕表面中心黏着区和环状滑动区交界处产生了微裂纹,高温下裂纹萌生在微滑区,与室温下相比,高温下裂纹萌生的数量更少,长度更短.     

轻质化MA/ODS镍基高温合金高温氧化行为

采用机械合金化(MA)和真空烧结工艺制备了Y2O3质量分数为2%～20%的氧化物弥散强化(ODS)镍基高温合金,在1 000℃空气中对合金试样进行100h的静态氧化实验,研究了Y2O3含量对合金高温氧化性能的影响与作用机制.结果表明:适量稀土氧化物Y2O3的加入(质量分数≤5%)可促进完整Cr2O3氧化膜的形成,提高氧化膜与合金基体的附着力,改善氧化膜的抗剥落性,减缓合金在1 000℃的氧化速度,从而有效提高合金的抗高温氧化性能.但过量添加则会使其抗氧化性能迅速下降.     

Ni-Cr-Co基高温合金在含有水蒸汽的空气中的高温腐蚀行为

利用热重分析法、SEM(EDX)和X射线衍射研究了一种Ni-Cr-o基高温合金在两种不同水蒸汽含量的空气中的高温腐蚀行为.结果表明:合金在750℃含有10%H2O的空气中的腐蚀动力学规律为先遵从抛物线后遵从直线规律,试样表面形成Cr2O3层,并且有内氧化物生成.合金在775℃含有5%H2O的空气中腐蚀时,试样表面致密的氧化层由Cr2O3,TiO2和CoCr2O4组成,同时也发生了内氧化现象.水蒸汽加速了合金的腐蚀速度.整个腐蚀过程由元素通过氧化膜的传输控制.     

定向凝固合金DZ466在涂 NaCl/Na2 SO4盐条件下热腐蚀行为

采用涂NaCl/Na2 SO4盐方法研究了DZ466合金在850℃和950℃条件下热腐蚀行为.结果表明：合金的腐蚀层包括三个区域,最外层为( Ni,Co) O氧化物层,次外层为尖晶石结构氧化层( Ni,Co) Cr2 O4,内层为内腐蚀层,850℃时该层为Ni3 S2,而950℃时除Ni3 S2外,在靠近次外层还形成内氧化Al2 O3;在850℃和950℃时合金的热腐蚀机制相同,氧化膜连续性的破坏,是合金遭受热腐蚀的主要原因;热腐蚀增重曲线均符合抛物线规律,其速率常数分别为3.1×10-11 g2·cm-4·s-1和1.5×10-9 g2·cm-4·s-1,热腐蚀激活能分别为179.2 kJ·mol-1和138.3 kJ·mol-1.     

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.     

镍—铬合金与O2—SO2—SO3反应机理

本文研究了Ni16Cr,Ni16Cr3AI、Ni16Cr3Ti及Ni16Cr2Nb等合金在700℃,常压下于O_2-10％(SO_2+SO_3)环境条件下硫化-氧化行为.通过X-射线衍射及扫描电镜技术对腐蚀产物组成及形貌进行了观察。在含有SO_3的情况下,Nil6Cr合金腐蚀速度较快,加入2％的Nb,对其抗腐蚀性能无太大影响,加入3％的Al或Ti时的腐蚀速度明显下降。主要腐蚀产物以初始合金表面为界分为内、外两层。外层是NiO和Ni_3S_2的混合物,内层包括所有合金元素的氧化物和硫化物。整个反应中包含Ni由合金基体向腐蚀产物的外层扩散,以及硫和氧在相反方向上的迁移。腐蚀产物层中传质分析表明,氧化物-硫化物混合产物层的组织形态,对控制整个传质过程起着主要作用。     

Te对Ni-Cr合金高温抗氧化性能的影响

采用粉末冶金方法制备含Te的Ni-Cr合金试样.在800士5℃高温进行抗氧化实验.通过氧化动力学曲线分析、氧化皮金相组织和断面形貌观察、X-ray分析表明:Te的加入在合金内部形成新相Cr2TeO4和Fe3TeO,提高合金材料氧化皮的粘附性.并且有效抑制Cr2O3的挥发反应,从而改善Cr2O3氧化层的致密性.     

热浸镀稀土铝合金抗高温氧化性能的研究

普通碳素钢经热浸镀铝、铝合金后将具有较高的耐蚀性和良好的抗高温氧化性能,为了进一步提高其耐热性,对热浸镀稀土铝合金进行了试验研究,试验数据表明,A3钢经热浸镀稀土铝合金后,不仅改变了其镀层组织形态,而且其耐热性也有明显提高.在相同条件下对1Cr18Ni9Ti奥氏体耐热不锈钢进行了抗高温氧化性能试验,试验结果表明,A3钢经热浸镀稀土铝合金后,其耐热性可与1Cr18Ni9Ti奥氏体耐热钢相比.     

CrN/Cr涂层对Ti22Al26Nb合金的高温防护研究

采用电弧离子镀技术在O相Ti22Al26Nb合金表面镀覆CrN以及CrN/Cr涂层并研究了其在800和900℃空气中的等温氧化行为,结果显示O相钛合金表面施加单一的CrN涂层后,涂层表面在氧化时形成了保护性的氧化膜Cr2O3层,因此合金受到了良好的高温防护,但是涂层和基体合金之间发生了明显的互扩散;在CrN涂层和钛合金基体之间施加纯Cr扩散障层后形成的CrN/Cr涂层,其表面除了象单一CrN涂层那样氧化后形成了一层连续、致密、结合良好的保护性氧化膜Cr2O3层外,还能有效的抑制涂层与基体合金之间的互扩散,此外扩散障Cr层的存在使得靠近其基体的晶粒也出现了长大现象。     

喷丸及退火处理对1Cr28Ni9Ti合金抗高温氧化性能的影响

研究了经过喷丸处理及400℃退火处理的1Cr18Ni9Ti合金试样在900℃空气中的循环氧化性能。经SEM，EDS分析及氧化动力学研究发现：喷丸处理虽然促进了铬的选择性氧化，但却使合金表面的压应力增大，所形成的氧化膜的抗剥落性能也不好；退火处理不仅使喷丸试样表面的应力得以消除，并且起到了低温预氧化的作用。经过退火处理的合金表面形成了附着性良好的选择性氧化铬膜，其氧化增重与氧化膜剥落量下降，起到了很好的保护作用，提高了合金的抗高温氧化性能。     

电沉积-热解法制备Ce2O3薄膜的抗氧化性能研究

采用电沉积-热解法在1Cr18Ni9Ti合金表面沉积氧化铈陶瓷薄膜,经过900℃下100 h的高温氧化实验及金相分析发现,氧化铈薄膜可显著降低合金的氧化增重和氧化膜剥落量,促进试样表面形成致密均匀的氧化膜,大大提高了合金的抗高温氧化性能,电沉积参数为25 V,60 s时,沉积的薄膜抗高温氧化性能略佳。     

镧对铸造镍基高温合金耐蚀性能的影响

本文研究了La对GBC-12合金在1030℃下抗高温氧化以及抗熔融玻璃腐蚀的影响。结果表明:La改善了氧化膜及腐蚀膜与基体金属的粘结性,促进了Cr的扩散,有利于CrO_3保护膜的形成,从而提高了该合金在1030℃时抗高温氧化和抗熔融玻璃腐蚀的能力。     

MA956 ODS合金微晶涂层对1Cr18Ni9Ti不锈钢氧化性能的改善

采用高频电脉冲沉积技术在1Cr18Ni9TI不锈钢表面上沉积了厚度约为50um的MA956 ODS合金纳米微晶涂层,涂层与基体之间呈现良好的冶金结合,在1000度静态空气中对1Cr18Ni9Ti试样与表面施加涂层试样进行了总计100h的恒温氧化实验,用AFM,SEM,EDX和XRD分别对涂层和氧化后试样的形貌,成分和组成进行了观察和分析,结果显示,1Cr18Ni9Ti表面沉积MA956ODS合金纳米微晶涂层促进了Cr的选择氧化,提高了1Cr19Ni9Ti表面氧化膜的粘附性,了1Cr18Ni9Ti抗高温氧化性能。     

定向凝固镍基DZ792及DZ792G合金的高温热腐蚀行为

采用涂盐法研究了DZ792与DZ792G合金涂覆75%Na2SO4+25%NaCl混合盐后在900℃下的热腐蚀行为与机理.结果表明,900℃涂盐腐蚀条件下DZ792与DZ792G合金的热腐蚀机制为“酸/碱盐溶-内硫化氧化”.DZ792G合金在热腐蚀70~150h,腐蚀机制由碱性盐溶机制转化为酸性盐溶机制,最终导致灾难性腐蚀.DZ792G合金因具有较高的Ti含量,合金表面氧化膜的外侧形成富Ti氧化物层,TiO2与熔盐反应消耗其中的O2-,促进热腐蚀由碱性向酸性盐溶机制转变.而DZ792合金Ti含量较低,TiO2层在氧化膜内侧形成,外侧少量Ti氧化物形成稳定的NiTiO3尖晶石层.DZ792合金氧化膜外侧的富Cr2O3层与熔盐直接反应,抑制了热腐蚀反应,因而具有优异的抗热腐蚀能力.     

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.     

铸造Fe_3Al合金的高温抗氧化性能研究与应用

通过对铸造Fe3Al合金在800～900℃温度范围内的抗氧化性能研究,表明铸造Fe3Al合金在高温氧化过程中表面形成了致密的氧化层,具有优良的抗氧化性能。采用铸造Fe3Al合金制备的几种产品的使用效果良好,说明在一定条件下替代Cr Ni系耐热钢是可行的。     

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.