两种合金化Ti—Al合金的高温氧化行为

研究了２种合金化的Ｔｉ－Ａｌ合金Ｔｉ－４８Ａｌ－２Ｃｒ－２Ｎｂ和Ｔｉ－４７Ａｌ－１Ｃｒ－１Ｖ－２．５Ｎｂ（含金含量均为原子分数）在８００和９００℃的恒温氧化行为,分析探讨了它们的高温氧化特征及合金元素对其高温氧化性能的影响,研究发现：８００℃时,二合金化Ｔｉ－Ａｌ合金的抗氧化性能要比二元Ｔｉ－４８Ａｌ（以下简称为４８Ａｌ）合金的差;９００℃时,其抗氧化性能得到了很大改善,氧化反应速率锭低于二元４８     

Inconel718合金高温氧化行为

为探究电渣重熔冶炼Inconel718合金过程中电极氧化机理,研究了Inconel718合金在1 150℃下的高温氧化行为。结果表明,在1 150℃下,Inconel718合金氧化动力学曲线遵循线性关系。在高温氧化期间,Cr和Ni等合金元素会快速氧化形成富Ni和Fe及Cr的Cr_2O_3、Fe_2O_3、3Cr_2O_3·Fe_2O_3和含Ni的尖晶石Cr_2O_3·NiO。随着氧化时间的增加,Ti元素发生氧化形成TiO_2,Ti元素向外扩散的同时在氧化层间形成孔隙,加速氧元素向基体内部扩散,进而加速了其他合金元素的氧化。     

Ni-Cr-W 基高温合金高温氧化行为研究

研究了一种Ni-Cr-W基高温合金在700～1 200℃的高温氧化行为。采用XRD,SEM/EDS,拉曼光谱和维氏硬度等表征手段对氧化膜中物相、微区成分分布及合金表面硬度等结构及性能进行了研究。结果表明：随着氧化温度增加,合金中的Ni和Cr最先被氧化形成Cr₂O₃和NiO,其中的Cr₂O₃是致密的氧化层;当温度高于1 050℃时,有少量的SiO₂生成;实验范围内合金的氧化动力学曲线符合指数增长规律,氧化增重量都小于1 mg/cm²,说明合金是抗氧化级;合金在1 200℃下循环氧化后,氧化层厚度和增厚量都明显增加,其抗氧化性能明显变差;在1 100℃下氧化后合金的维氏硬度基本不变,而经过1 200℃循环氧化后氧化层会出现起皮剥落,导致合金表面硬度下降。     

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.     

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.     

镍基高温合金单晶的生长和氧化行为

采用改进型坩埚下降法生长了镍基高温合金单晶,使用氧化铝坩埚和〈001〉方向的籽晶,生长得到直径为30～40 mm、长度260 mm的晶棒。采用异型氧化铝坩埚,生长出特殊形状且中空的高温合金单晶涡轮机叶片构件。腐蚀显示所生长的晶体具有典型的镍基高温合金单晶形貌,在枝晶区域有少量的γ′/γ共晶,枝晶的平均间距是367μm,γ′相是立方结构且分布均匀。研究了晶体在900和1 000℃氧化200 h的氧化行为,氧化120 h后其增重达到一个恒定值。     

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.     

Ti-Al系合金旋转摩擦挤压合金化的Miedema半经验热力学分析

根据Miedema半经验理论,建立Ti-Al系合金旋转摩擦挤压合金化形成过程的热力学模型,分别计算了合金结构呈无序固溶体、非晶态和有序金属间化合物的形成自由能。利用X射线衍射仪对不同成分比(χAl为0.66和1.38)Ti-Al系混合物旋转摩擦挤压合金化材料进行物相分析,并与建立的热力学公式所计算结果进行对照,从而验证Midema半经验热力学理论模型在旋转摩擦挤压合金化过程中热力学分析的正确性。     

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。     

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.     

一种铸造镍基高温合金的高温蠕变断裂行为

研究了M963合金在975℃／225MPa条件下蠕变断裂行为。结果表明：M963合金的蠕变曲线表现出明显的蠕变三个阶段；蠕变过程中，γ’相粒子逐渐筏形化，由初始阶段的分布在γ基体中的立方状孤立相转变为蠕变后期的包围γ相的连续相；在枝晶干上有颗粒状M6C碳化物析出；蠕变变形机制从开始阶段的Orowan绕过γ’相粒子转变为蠕变后期的位错切过γ’相粒子。     

Ti-Al系粉末机械合金化的热力学分析

参考Miedema半经验理论 ,建立了Ti -Al系机械合金化 (MA)过程的热力学模型 ,计算了合金呈有序金属间化合物、无序固溶体和非晶态的形成自由能。对Ti50 Al50 不同球磨时间MA粉末的X射线衍射 (XRD)结果进行了分析 ,验证了该热力学模型的正确性     

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。     

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.     

表面粗糙度对Ni-20Cr合金高温氧化行为的影响

表面粗糙度作为重要的参数,对合金高温氧化膜剥落有重要影响.为此,研究表面粗糙度对Ni-20Cr合金氧化20 h内的氧化动力学及氧化膜剥落行为的影响.通过热重法绘制动力学曲线,可以看出2.5 μm砂纸磨痕的合金氧化速率明显低于90 μm砂纸磨痕的氧化速率.利用扫描电镜观察氧化膜表面形貌,显示粒状的氧化物在2.5 μm砂纸磨痕合金表面生成,而刻面状的氧化物在90 μm砂纸磨痕合金表面形成.XRD分析表面,在2.5 μm砂纸磨痕合金表面生成的氧化物为Cr2O3,在90 μm砂纸磨痕表面形成的氧化物为NiO.结果表明：平滑的Ni-20Cr合金表面有利于生成保护性的Cr2O3而不发生脱落,具有优良的抗氧化性能.     

SPAH钢的高温氧化行为

SPAH钢在热轧过程中氧化不仅会影响到产品的表面质量还会影响到材料的收得率.在热轧温度范围733～1 333 K,对该钢进行了热轧试验,利用扫描电子显微镜、能谱分析和X射线衍射等方式研究了其高温氧化行为.研究表明,当温度低于833 K时,钢的高温氧化非常轻微.在钢的温度低于1 133 K时,其表面氧化膜均比较致密.如果温度超过1 133 K,所形成的氧化膜松而脆,而且此时随着温度的升高,表面氧化速率显著增加.进一步数值分析表明,提高轧制过程中的冷却速率或提高轧制速度可以减少表面氧化.     

V-N微合金化抗震钢筋高温析出行为分析

采用应力松弛方法,以热动力学为基础研究钒氮(V-N)微合金化抗震钢筋在奥氏体中的应变诱导析出行为。根据J-M-A(Johnson-Mehl-Avrami)理论,结合热力学软件Thermo-Calc定量计算等温过程奥氏体析出热动力学,并与实验测得PTT(precipitation–time–temperature)曲线进行对比,讨论不同V和N质量分数对钢筋V(C,N)析出行为的影响。研究结果表明:高V和低V质量分数抗震钢筋都在870℃左右的鼻温区析出动力过程加快,大变形量可缩短析出开始时间,VN(0.04 V-0.0135 N)钢筋实测与计算PTT曲线吻合,采用VFe(0.076 V-0.005 5 N)钢筋计算PTT曲线应该考虑形变储能ΔGs的作用。     

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.     

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.     

一种单晶高温合金中g?相的析出行为

研究了固溶冷却速度和时效时间对一种镍基单晶高温合金中γ′相的析出的影响。合金经1 250℃固溶处理4 h,从炉中快速取出,分别进行空冷、油冷和水冷,以考察冷却速度对γ′相析出的影响。随后对固溶处理后试样进行时效处理,以考察时效时间和固溶冷却速度对γ′相长大的影响。结果表明,合金在固溶处理后,γ′相尺寸随固溶冷却速率的升高而下降。在时效处理时,γ′相尺寸的增大率随固溶冷却速度的增大而减小;随着时效时间的增加,γ′相的尺寸增加。