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。     

喷丸与ZrO_2/Al_2O_3叠层对Cr_5Mo合金高温氧化性能的影响

采用喷丸处理及溶胶 凝胶工艺涂覆ZrO2/Al2O3叠层对Cr5Mo合金进行了表面处理,研究了不同处理的合金试样在600℃空气中的高温氧化性能。从SEM,XRD及氧化动力学分析结果发现,喷丸处理不能使Cr5Mo合金表面形成保护性的氧化铬膜,反而促进了Cr5Mo合金的高温氧化,其氧化增重与氧化剥落速率最高;ZrO2/Al2O3叠层通过稀土效应改变了氧化膜的生长机制,降低了氧化铬膜的生长速率,促进了合金表面铬的选择氧化,起到了优异的保护作用,大大提高了合金的抗高温氧化性能。     

离子注镧对镍氧化膜生长及其膜内应力的影响

对纯镍及其表面离子注镧样品在900℃空气中的恒温氧化规律进行研究.用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对NiO膜的微观形貌和结构进行测试.用激光拉曼(Raman)光谱仪和X射线衍射仪(XRD)对2种样品表面氧化膜的应力状态进行测量.用次级离子质谱仪(SIMS)对氧化膜内元素Ni、O和La的深度分布情况进行测量.结果表明:离子注镧显著降低了镍的恒温氧化速率,细化了表面NiO膜的晶粒尺寸;同时将氧化膜的生长由注镧前Ni2+阳离子的向外扩散转变为注镧后O2-阴离子的向内扩散为主.X射线衍射和激光拉曼光谱测量均反映出注镧引起的膜内应力降低效应,并且结合氧化膜内应力深度分布的不均匀性及膜生长过程中存在的稀土元素效应,对2种应力测量结果之间存在的偏差进行了细致分析.     

CrN涂层的制备和对Ti22Al26Nb合金在空气中900℃下的高温防护

℃空气中恒温氧化试验表明,CrN涂层表面形成了单一、致密、保护性的Cr2O3氧化膜,从而对基体钛合金起到了良好的保护作用.     

喷丸及退火处理对1Cr18Ni9Ti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。     

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。     

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。     

料浆喷涂微晶玻璃涂层的微观组织结构及其抗氧化性能

采用料浆喷涂法在镍合金GH140基体上制备SiO2-BaO-MgO-ZnO微晶玻璃涂层,研究微晶玻璃涂层在高温下的抗恒温氧化性能。通过SEM,EDS和XRD分析GC/GH140晶化处理及1 000℃恒温氧化前后的形貌特征、相组成以及元素分布的变化。研究结果表明:GC/GH140氧化质量增加极小。晶化热处理前,微晶玻璃涂层与GH140基体结合致密,在涂层烧结过程中,基体中的Cr和Ti向涂层界面扩散,形成富Cr和Ti致密氧化膜,并在基体中形成了一层很薄的氧化物不连续分布的过渡区域。晶化热处理2 h后,涂层中析出主要成分为白色柱状BaSi4O9和黑色SiO2颗粒,氧化膜与过渡层的厚度变化不大。随恒温氧化时间延长,涂层的相组成保持不变,黑色SiO2相含量迅速增加,过渡层厚度缓慢增加;氧化96 h后,涂层与基体仍然结合良好,表面也十分致密,有效阻碍了氧的扩散,大幅度提高了基体的抗氧化能力。     

粉末包埋法渗铝对Q235钢恒温抗氧化性的影响

碳钢表面渗铝可以提高材料的耐蚀性和抗高温氧化性能,选择Q235钢作为基体材料,采用固体粉末包埋法对Q235钢进行650 ℃低温渗铝处理,利用SEM、XRD和EDS研究了渗Al层的微观组织结构,通过恒温氧化实验研究渗Al处理对Q235钢700 ℃恒温氧化行为的影响.结果表明：Q235钢渗Al层主要由Fe2Al5和FeAl金属间化合物组成.渗Al层表面有裂纹和空洞,界面不平整,致密性较差,氧化膜厚度200～300μm.渗Al能显著提高Q235钢700℃的恒温氧化性能,未渗Al时Q235钢的氧化动力学曲线遵循直线规律,氧化膜主要为Fe2O3,氧化过程中氧化膜脱落严重,对基体无保护作用;渗Al后动力学曲线呈抛物线规律,氧化膜较致密,缺陷较少,氧化膜主要由Al2O3和Fe2O3组成.渗铝能显著提高Q235钢的抗高温氧化性能.     

用低氧分压法在35Cr45Ni合金表面制备

在H2-H2O所形成的低氧分压气氛下氧化35Cr45Ni合金,在合金表面形成具有抑制催化结焦能力的氧化膜;用能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、划痕仪分析氧化膜的成分、物相组成以及氧化膜与基体的结合状况,用结焦试验评价氧化膜的抗结焦性能,并用扫描电镜(SEM)分析氧化处理和未经氧化处理试样结焦后的表面形貌.结果表明:经低氧分压处理的合金表面铁、镍含量降低,在金属表面形成了以Cr2O3、 MnCr2O4为主要成分的氧化膜,氧化温度为800,900,1000 ℃时氧化膜的临界载荷分别为9.75,15.55,11.6 N,结焦抑制率分别达到了81%,93%,56%;氧化膜可有效抑制丝状催化焦炭的产生.     

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。     

扩散阻挡层对NiCrAlYSi涂层不同条件下热腐蚀行为的影响

利用电弧离子镀技术在DSM11合金基体上制备含或不含扩散阻挡层(diffusion barrier,DB)的Ni Cr Al YSi涂层,对比研究2种涂层在900℃恒温热腐蚀行为和从900℃到室温的循环热腐蚀行为(表面混合盐质量分数为75%Na2SO4+25%K2SO4)。研究结果表明:在恒温热腐蚀条件下,含或不含扩散阻挡层的Ni Cr Al YSi涂层表面主要生成了α-Al2O3和γ/γ′相;腐蚀100 h后,Ni Cr Al YSi涂层出现了较多的Kirkendall孔洞,基体与涂层元素的互扩散明显。Ni Cr Al YSi/DB涂层的扩散阻挡层可有效地抑止基体与涂层的元素互扩散,防护效果比单一Ni Cr Al YSi涂层的效果好。在循环热腐蚀条件下,含或不含扩散阻挡层的Ni Cr Al YSi涂层表面主要生成α-Al2O3、尖晶石、Ti O2和γ/γ′相;腐蚀100 h后,Ni Cr Al YSi涂层内氧化和内硫化现象严重,Ni Cr Al YSi/DB涂层的扩散阻挡层界面易开裂,影响扩散阻挡层的效力,导致涂层体系比单一Ni Cr Al YSi涂层更快失效。     

TiAl循环氧化行为研究

用热重法研究了Ti(50±2)Al及Ti48Al(1,4)Cr等铸态TiAl基合金于800℃静止空气中的循环氧化行为·结果表明,低Cr合金化TiAl的抗氧化性比二元TiAl的差·原因在于适量的Cr促进了TiAl表层原子的扩散,从而使氧化反应加速·因循环氧化而产生的应力疲劳使氧化物间的裂纹过早萌生、扩展并导致氧化层开裂,从而在通过致密膜进行固体扩散氧化反应的基础上引入了优先通过裂纹间隙进行气体短路扩散氧化的反应机制,最终使氧化程度加重,氧化规律表现为线性规律·氧化表面分层为:二元TiAl表面呈富Ti/富Al交替的(TiO2+Al2O3)结构,三元Ti...     

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.     

预还原对氧化铈高温煤气脱硫剂的影响

采用工业硝酸铈Ce(NO3)3.6H2O为原料制取CeO2,用干混法制备CeO2高温煤气脱硫剂。在固定床反应器中考察不同还原温度、不同还原时间对脱硫剂脱硫效率的影响。结果表明:脱硫剂预还原时间越长,还原温度越高,脱硫剂的脱硫效率越高;氧化铈脱硫剂在硫化样品中出现了新的物相Ce4.667(SiO4)O,铈的价态约为 3。     

K52高温合金及其溅射涂层的循环氧化行为研究

利用磁控溅射的方法在K52高温合金上制备同成分的纳米晶涂层,研究了该合金及纳米晶涂层在900℃的循环氧化行为。结果表明:铸态合金在循环氧化过程中表面有剥落现象,生成了疏松的Cr2O3和TiO2混合氧化膜;而溅射涂层则生成了单一致密的-αAl2O3膜,没有出现剥落现象,提高了合金的抗高温腐蚀性能。讨论了合金及其纳米晶涂层的氧化机理。     

T91钢热浸镀铝及其在水蒸汽中的循环氧化行为

研究SA213T91钢热浸镀铝后并退火后样品在90%Ar+10%H2O气氛中于600,650和700℃下的循环氧化行为.研究结果表明:T91钢热浸镀铝并退火后样品在表面形成Fe2Al5金属间化合物层,该层中有贯穿Fe2Al5层的裂纹;Fe2Al5层下为扩散层;镀层表现良好的抗氧化性能;在600℃氧化速率缓慢,样品表面仅生成极薄的Al2O3膜,其生长方式主要由Al向外扩散为主,而在650℃和700℃时氧化质量增量增大;在循环氧化过程中,由于基体和镀层的热膨胀系数不匹配,镀层在降温和升温过程中将受到循环应力作用,镀层中裂纹增加,并导致镀层剥落.     

水化学和腐蚀温度对锆合金氧化膜中压应力的影响

在不同水化学条件下,对Zr-4和N18管状样品进行腐蚀实验,然后用氧化膜卷曲法测量腐蚀样品氧化膜中的压应力,研究腐蚀温度、水化学对氧化膜中压应力随厚度变化的影响规律.实验结果表明,Zr-4和N18样品氧化膜中的压应力均按360℃去离子水>400℃过热蒸汽>360℃L iOH水溶液的顺序依次减小.在360℃L iOH水溶液中腐蚀时,氧化膜中的压应力最低,这与L i+和OH-会渗入氧化膜,降低氧化锆表面自由能,从而加速氧化膜中空位的扩散凝聚、孔隙的形成和微裂纹发展的过程有关.高温使空位的扩散加快,促进了氧化膜中压应力的弛豫过程.     

Ti60合金电弧离子镀Ti-Al-Cr防护涂层的抗循环热冲击性能

利用电弧离子镀技术在Ti60合金表面制备了Ti-48Al-5Cr和Ti-48Al-12Cr(原子分数,%)两种涂层.研究了Ti60及涂层样品在高温(900℃和950℃)和室温(强制水冷)之间的抗循环热冲击能力.分析了热冲击过程中样品的质量变化、相组成、表面及截面形貌的显微照片.结果显示Ti-48Al-12Cr涂层具有较好的抗循环热冲击性能,能有效地保护Ti60基体.而Ti-48Al-5Cr涂层不能有效地保护基体,这是因为Cr元素含量不同导致氧化机制的差异.热冲击实验加速了氧化物的剥落和破坏,因此加速了内氧化的发生和裂纹的萌生、扩展.     

纯Fe在压应力下高温氧化行为研究

研究了纯Fe在500、650、800℃压应力下的高温氧化行为.通过热重分析(TGA)的方法分析了压应力对纯Fe氧化动力学的影响,应用光学显微镜(OM)及扫描电镜(SEM)观察了纯Fe高温氧化后的表面及截面形貌.氧化动力学曲线表明压应力增大了纯Fe的氧化速率,这与压应力对氧化膜结构的影响有关.在压应力下,氧化膜显示了多孔及裂纹等特征,大大增大了氧与氧化膜接触的面积.