烧结矿应用于化学链燃烧的反应特性

本文通过热重实验研究了烧结矿作为载氧体的H2还原反应特性,将其与通过溶解法制备的Fe2 O3/Al2 O3载氧体进行了氧化还原反应性比较,在500~1250℃范围内研究了温度对于烧结矿还原反应过程的影响,在950℃下进行了30次循环反应实验,采用四种模型进行了反应动力学分析.结果表明,烧结矿的H2还原转化率大于80%,可以完全再氧化,并具有良好的循环反应性能.在500~950℃范围内,随温度升高还原反应速率及最终转化率都显著增加;而当温度高于1100℃时,在反应后期还原反应速率和最终转化率有下降的趋势.在500~950℃范围内,对烧结矿的还原过程第一反应阶段( Fe2 O3-Fe3 O4/FeO,还原转化率<25%)可采用二阶反应模型( M2)拟合,得到表观活化能为E=36.018 kJ·mol-1,指前因子为A0=1.053×10-2 s-1;第二反应阶段(Fe3O4/FeO-Fe,还原转化率>25%)采用收缩核模型(M4)拟合,得到的表观活化能为E=51.176 kJ·mol-1,指前因子为A0=1.066×10-2 s-1.     

聚叠氮缩水甘油醚GAP热分解特性研究

在升温速率分别为2℃·min-1,5℃·min-1,10℃·min-1,20℃·min-1条件下,采用差示扫描量热仪(DSC)和热重分析技术研究了聚叠氮缩水甘油醚GAP的热分解特性,并在此基础上考察了GAP的动力学参数和热力学参数.结果表明GAP热分解峰温较高,热稳定性较好.采用Kissinger法和Ozawa-Doyle法讨论了热分解的表观活化能、指前因子、120℃时的分解速率常数k,其值分别为196.82 kJ·mol-1、4.47×1019 s-1、3.15 ×10-7 s-1.在218℃时热力学参教的活化熵为127.13 J·mol-1·K-1,活化焓为196.82kJ· mol-1,活化自由能为134.38 kJ·mol-1.     

新型定向凝固高温合金750℃抗热腐蚀性能

研究了涂有75%Na2SO4+25%NaCl盐膜的新型定向凝固镍基高温合金在750℃的热腐蚀行为,采用X射线衍射仪和带能谱的扫描电镜分析腐蚀产物相组成以及微观结构.结果表明:该合金在开始阶段腐蚀速率较大,随着腐蚀时间的延长以及合金腐蚀层厚度的增加,腐蚀速率降低.腐蚀层可分为3个区域:外层是以TiO2和Cr2O3为主相对疏松的氧化层,中间层具有保护性的是富Cr层,内层是以Al,Ti为主的氧化物以及点状分布的硫化物.合金的热腐蚀主要由氧化-硫化共存伴随着表面腐蚀物挥发形成,在此过程中腐蚀持续向合金基体推进,使得腐蚀层不断增厚.     

Fe-40Cr-5Al合金阳极在800℃和900℃的电解腐蚀行为

采用真空感应熔炼法制备了铝电解用Fe-40Cr-5Al合金阳极.研究了合金阳极材料在800℃和900℃下的电解腐蚀行为.电解测试采用冰晶石-氧化铝低温电解质体系,阳极电流密度为0.5 A.cm-2,电解时间为10 h.结果表明：随着电解温度的降低,合金阳极的腐蚀速率减小;在900℃电解后,合金表面形成了多孔结构的腐蚀层;在800℃电解后,合金表面形成了保护性氧化膜,氧化膜分为两层,外层为尖晶石结构的Fe（Al,Cr）2O4,内层为Fe、Cr和O构成的复合氧化物,其中收集的铝产品纯度为98.552%,合金阳极的腐蚀速率为5.51 cm.a-1.     

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.     

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。     

680℃蒸汽下T91钢的氧化行为

采用热分析天平连续称重法对T91钢680 ℃水蒸气氧化动力学进行研究,用扫描电镜、X射线能谱仪和X-Ray物相分析仪对腐蚀产物的形貌、成分、物相等进行测定.结果表明:T91钢在氧化45 h后,其动力学曲线服从直线规律,氧化速率为0.189 g·m-2·h-1;氧化膜呈现明显三层结构,内层为致密富Cr的CrFe2O4无晶界层,中层存在大量柱状空洞贫Cr的以Fe3O4为主、CrFe2O4少量的尖晶石层,外层为Fe2O3无Cr的等轴状晶组织.     

新型高锰奥氏体合金耐液锌的腐蚀机理

对自制的一种新型高锰奥氏体耐液锌腐蚀合金在490 ℃的熔融纯锌液中的腐蚀行为进行了系统的研究,并探讨了其耐液锌腐蚀机理. 结果表明,与316 L不锈钢相比,新型高锰奥氏体合金具有更好的耐液锌蚀能力,其腐蚀速率为6.42×10-4 g·cm-2·h-1,而316 L不锈钢的腐蚀速率为1.54×10-3 g·cm-2·h-1. 新型高锰奥氏体合金在锌液中的最终腐蚀产物为Γ相+δ相+ζ相,而316 L不锈钢的腐蚀产物几乎全是ζ相. 新型高锰奥氏体合金的腐蚀产物中δ相固溶了质量分数在8.5%左右的Cr,Cr的存在使得δ相稳定性增加,致密的富含Cr的δ相的存在减缓了铁、锌反应速率,提高了新型高锰奥氏体合金的耐液锌腐蚀能力. 因此,以锰代镍来制取低成本的新型高锰奥氏体耐液锌腐蚀合金具有可行性.     

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.     

T91、S304及渗铝涂层在含硫含氯气氛中的高温腐蚀研究

采用粉末包埋法在耐热钢T91表面制备渗铝涂层并研究了T91、S304以及渗铝涂层在600℃和650℃下典型燃煤气氛4%HCl+2%SO_2+94%O_2中的腐蚀行为。结果显示耐热钢T91和S304合金在600℃和650℃下均受到了气氛中S和Cl的加速腐蚀。在2种温度下,低Cr含量的T91腐蚀时其表面均生成了外层富Fe内层富Cr的不具有保护性的FeCr混合氧化物层,腐蚀增重很大;Ni和Cr含量较高的S304由于硫化氧化和活化氧化机制使得表面腐蚀产物脱落严重,特别是在较高的温度650℃腐蚀时。当T91表面采用粉末包埋法渗铝后能显著降低在这2种温度下的腐蚀增重,原因是高温腐蚀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Al_2O_3,这层氧化膜能有效的防止S和Cl的渗透作用,因而对基体合金起到了良好的防护作用。     

高钒耐磨合金在不同冷却方式下的高温氧化行为

研究了950℃高温下高钒耐磨合金的高温氧化行为,并研究了在随炉冷却和空冷两种不同冷却方式下的氧化增重与开裂行为.结果表明:氧化初期材料表面发生"暂态氧化",所有元素均参与氧化反应,随后在炉冷时氧化增重比空冷时的氧化增重要大的多,当氧化8 h后单位面积氧化增重分别为82.7 mg·cm-2与39.1 mg·cm-2,炉冷与空冷氧化增质量相差一倍多.虽然在基体/氧化层界面形成了能起到一定保护作用的50～200 nm厚Cr2 O3致密氧化层,但同时也存在疏松氧化层;而炉冷时样品以生长应力为主,氧化层发生"翘曲"现象,但较少引起氧化层脱落.然而空冷时冷却速度较大,氧化层内易产生较大热应力,致使氧化层较易开裂或者脱落.     

Mg-Zn-Zr表面Ca-P涂层的制备及其降解性能研究

本研究采用微弧氧化与电化学沉积相结合的方法在镁合金(Mg-Zn-Zr)表面制备Ca-P生物陶瓷涂层.利用XRD、SEM、划痕仪、显微镜以及电化学工作站等测试手段来表征所得到的生物陶瓷的成分组成、表面形貌、涂层与机体的结合力、涂层厚度以及涂层材料的耐腐蚀性能.结果表明:在沉积溶液相同的情况下,沉积时间都为30 min,直流电沉积电流大小制备的Ca-P生物陶瓷涂层成分近似相同,主要成分为Ca HPO4·2H2O和Ca HPO4;在沉积电流为20 m A时,直流电沉积制备的Ca-P陶瓷涂层的腐蚀电位达到最大值-1.49 V,腐蚀电流密度达到最小值0.24×10-6A·cm-2,其耐蚀性能也最强.     

原位反应TiCP/3 Crl 3复合材料的抗氧化性能研究

研究了原位反应法制备的TiCp/3Crl3钢基复合材料在850℃和950℃的抗 氧化性能．结果表明：与基体合金相比,在850℃条件下,由于TiC颗粒的引入,复合 材料在氧化初期具有短路扩散效应,稳定阶段它的氧化动力学曲线符合对数增长规 律,氧化膜由棱角多面体状的Cr2O3组成,复合材料具有理想的氧化膜结构和优良的 抗氧化性能;在950℃条件下,氧化膜由粗大的FeO·Cr2O3组成,氧化膜致密度下降, 复合材料的抗氧化性能提高不多．,The oxidation resistance of TiC paniculate reinforced 3Cr13 matrix composites prepared by in-situ process at a temperature of 850 ℃ and 950 ℃ has been investigated, the results showed that, com pared to 3Cr13 matrix, the short path diffussional effect is caused by TiC phase at initial oxiding stage, the cruves for oxiding kinetics of comoposite agrees with the law of logarithmic growth. The oxide film consists of polyhedron-like Cr2O3, the composite has an ideal structure of oxide film and excellent oxida tion resistance at 850 ℃. The oxidation resistance of composite increases a little at 950 ℃ due to the de crease in compactivity of oxide film and the increase in size of (FeO· Cr2O3) oxide.     

镍基合金CMSX-4在3.5wt.% NaCl溶液中的腐蚀行为

研究二代镍基合金CMSX-4在质量分数为3.5% NaCl溶液中的腐蚀行为,对该类合金在海洋性环境条件下的应用具有深远意义。通过动电位极化方法研究室温条件下镍基合金CMSX-4在3.5 wt.% NaCl溶液中的电化学行为,利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）和X射线光电子能谱仪（XPS）对合金表面阳极腐蚀产物进行微观形貌观察及成分分析。研究表明,CMSX-4合金具有一定的钝化能力,钝化区间比较宽广;在镍基合金CMSX-4表面上形成的腐蚀产物可大致分为两层,表层主要由Ni （OH）₂、Cr （OH）₃、Co （OH）₂和Al （OH）₃等氢氧化物组成,内层主要分布着NiO、Al₂O₃、CoO、Cr₂O₃和CrO₃等氧化物及组成合金基体的各种金属;由Ni （OH）₂和Cr （OH）₃等氢氧化物组成的腐蚀产物膜外层能够在腐蚀介质和金属之间产生较好的屏蔽效果;构成腐蚀产物膜内层的NiO、Al₂O₃、Cr₂O₃和CrO₃等氧化物有利于产物膜内层与外层之间建立一定的空间电荷区,对稳定腐蚀产物内层有很大帮助。研究表明CMSX-4合金在海洋性环境中具有一定的耐蚀性能。     

Studies on thermally grown oxide as an interface between plasma-sprayed coatings and a nickel-based superalloy substrate

A thermally grown oxide layer formed by hot corrosion was investigated as an interface between plasma-sprayed coatings and a nickel-based superalloy substrate. The hot corrosion mechanism of NiCr-Cr₂O₃ and Al₂O₃-40wt% TiO₂ (A40T) plasma coated Inconel 617 was evaluated. The experiments were carried out at 1000℃ using a combination of Na₂SO₄, NaCl, and ₂O₅ salts to simulate the conditions of a gas turbine in a marine environment. The hot corrosion results revealed the spallation and dissolution of oxides upon prolonged exposure. Optical images and scanning electron micrographs of the exposed samples revealed the formation of oxide scale and provided details of its morphology in NiCr-Cr₂O₃ coated samples. Microstructure characterization of A40T coatings demonstrated a thermally grown oxide (TGO) layer at 1000℃. Increasing the thickness of the TGO layer decreased the corrosion resistance. The elemental analysis and image mapping revealed the migration of active elements from the substrate and coatings toward the corrosive environment.     

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.     

800H合金热变形行为研究

通过高温单道次压缩实验,研究800H合金在变形温度850～1 050℃和应变速率0.01～10 s-1条件下的热变形行为和微观组织变化.根据单道次压缩实验数据,绘制了不同变形条件下的800H合金真应力-真应变曲线,通过非线性回归建立了流变应力数学模型;通过线性回归建立了不同温度区间内热变形本构方程.分析了热变形条件对合金微观组织的影响,结果表明:动态再结晶更有可能发生在低应变速率和高变形温度的变形条件下;当变形温度低于950℃时,沿晶界析出的Cr23C6粒子对动态再结晶的发生有一定的抑制作用.     

镍基合金C276在超临界水中的腐蚀行为

研究镍基合金C276在550~650益/25 MPa超临界水中的腐蚀特性。采用腐蚀增重、扫描电镜、能谱和X射线衍射方法分析材料的氧化动力学、氧化膜形貌、合金元素分布和组织结构。结果表明,C276合金在超临界水中以均匀腐蚀为主,其腐蚀增重服从抛物线生长规律。当温度由550益升高到600益时,材料的腐蚀增重大约升高到3倍;当温度进一步升高到650益时,材料的腐蚀增重反而下降。 C276合金表面氧化膜分层不明显,氧化膜的主要成分为( Ni,Fe) Cr2 O4,同时其表层离散分布着大量的NiO氧化物颗粒。 C276合金表面氧化膜的保护性能主要取决于氧化膜内Cr含量,Cr含量越高其结构越致密,从而保护性能也越好。