Ti/TiAl微层板的高温氧化机理研究

对前期采用电子束物理气相沉积法制备的Ti/TiAl微层板进行了高温氧化研究,利用XRD、SEM、EDS对涂层的相结构变化、表面形貌、化学成分进行了实验分析。结果表明,随着温度升高,Al向富Ti区域的扩散越来越快,界面融混现象愈加严重。微层板的高温氧化机制为：Ti原子的不断外扩散使氧化膜中各层的Ti含量都有增加,Al2O3和TiO2分别具有热力学生成优势和动力学生长优势,表面氧化由最初的Al2O3膜逐渐向(TiO2 Al2O3)及TiO2过渡。     

晶粒细化对Fe-5Cr-5Al合金高温化学稳定性的影响

采用粉末冶金(PM)和机械合金化(MA)方法通过热压制备了常规尺寸和纳米尺寸的Fe-5Cr-5Al合金,研究了2种合金在900℃,0.1 MPa纯氧中的氧化行为。结果表明,2种合金的氧化动力学曲线均偏离抛物线规律,大体上由三段抛物线所组成,且瞬时抛物线速率常数随时间不规则变化。MAFe-5Cr-5Al合金的氧化速率明显大于PMFe-5Cr-5Al合金,这是由于晶粒细化导致大量晶界的增加,使合金中的活泼组元以更快的速度向外扩散。2种合金表面均未形成保护性的Al2O3膜,其氧化膜组成主要是是Fe的氧化物。     

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.     

Si、V对Fe-Al-Cr合金抗高温氧化性的影响

本文通过900℃10h高温氧化实验测试添加不同合金元素(Si、V)的Fe-Al-Cr系高铝钢的抗高温氧化性。经测试,Fe-Al-Cr-Si的抗高温氧化性优于Fe-Al-Cr与Fe-Al-Cr-V合金。实验发现Fe-Al-Cr合金在高温环境下经历氧化物生成-脱落-基体氧化的动态过程,其抗高温氧化性主要取决于Fe/Al2O3界面的结合强度,而不是与铝含量呈正相关。通过密度泛函理论计算合金元素对金属/氧化物界面结合能的影响,解释了Si、V对Fe-Al-Cr系合金耐高温氧化性影响的机理:Fe/Al2O3界面结合力来自Fe-O的共价作用,Si使界面结合能从-7.16eV降低至-7.41eV,使Al2O3与基体结合更加紧密,改善了合金的高温抗氧化性;V提高界面结合能至-6.06eV,使界面容易失效,导致Al2O3的脱落,破坏了合金抗高温氧化性。     

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。     

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.     

镍钴基高温合金的氧化动力学与界面结合性能

采用XRD,SEM和静态增重法等研究镍钴基GH783高温合金的氧化行为和氧化过程动力学,并通过纳米划痕试验对膜基结合性能进行表征。研究结果表明:合金在500～700℃没有生成氧化膜,在800℃时开始生成由Fe2O3和少量Fe3O4组成的氧化层,900℃时生成的氧化膜中Fe3O4含量增多;合金在800℃氧化100 h后,合金表面生成致密的Fe2O3-Fe3O4复合物氧化膜,膜厚约为15μm;合金的氧化动力学曲线符合抛物线规律,抛物线速度常数为3.44×10-5mg2/(cm4·h);随着氧化时间增长,氧化膜与基体的界面结合性能愈趋良好,于800℃氧化100 h后膜基结合力达8.92 N。     

电渣重熔304NG不锈钢脱氧热力学研究

以抽锭式电渣重熔304NG不锈钢用Ca F₂-Al₂O₃-Ca O-Mg O-Si O₂渣系为研究对象,基于分子离子共存理论(IMCT)和Wagner-Chipman模型进行脱氧热力学研究,分析不同脱氧制度对钢中O、Al、Si及渣中Fe O质量分数的影响。研究结果表明,在无脱氧剂条件下,钢中的Al、Si先后被渣中的Fe O氧化,平衡时Al的氧化率为61.3%、Si的氧化率为9.7%,而O的增加量为75.1%;当采用Al,Ca Si,Al+Ca Si脱氧时,渣中Fe O质量分数分别能降低至0.12%,0.24%,0.10%;与单独使用Al,Ca Si相比,Al+Ca Si复合脱氧剂不仅具有良好的氧势控制能力,而且钢中Al、Si相对于电极原始质量分数变化幅度较小;在电渣重熔过程中,钢中O的质量分数由Al-O平衡决定。     

铁精粉氧化过程的动力学研究

通过恒温和均匀升温实验,采用大载荷热重分析仪研究了铁精粉氧化过程动力学.结果表明:均匀升温过程中,铁精粉氧化的主要控制环节变化是外扩散型→内扩散型→外扩散型,氧化结束后,部分Fe2O3发生分解反应生成Fe2O4和O2,使得TG曲线质量变化率减小;等温实验也证明了氧化主体部分的控制环节是内扩散,其表观活化能为26.193 kJ·mol-1;铁精粉氧化过程促进了钛元素富集,改变了产物的微观结构.     

电沉积-热解法制备的Al_2O_3薄膜的抗高温氧化性能研究

采用电沉积-热解法在304不锈钢表面沉积了Al2O3薄膜,研究了电解液浓度、电沉积电压对Al2O3薄膜900℃抗高温氧化性能的影响。表面宏观形貌、XRD分析、氧化增重和氧化膜剥落动力学曲线结果表明电沉积-热解法制备的Al2O3薄膜降低了氧化初期基体表面的氧分压,促进了选择氧化的发生,因此显著提高了304不锈钢的抗高温氧化性能。在电沉积电压为25V、硝酸铝酒精浓度为0.10mol/L条件下制备的Al2O3薄膜抗高温氧化性能最佳。     

Si02对Al-Zn-Si合金直接熔融氧化的影响

通过热质量分析试验，研究了在高温空气中的熔融Al-Zn-Si合金表面覆盖Si02引发剂对铝合金直接氧化生长过程的影响．研究结果表明：Si02能显著缩短Al-Zn-Si合金直接熔融氧化的孕育期及A12O3／Al复合材料的生长时间，并且有助于AlzO3／Al复合材料以光滑方式进行氧化生长，形成细化胞状晶团，提高组织均匀度和材料的致密度．促进Al2O3／Al复合材料生长的最佳SiO2覆盖量为12mg／cm^2．     

快凝Al-Fe-V-Si-Nd合金中纳米相转变动力学的Mssbauer研究

用DSC技术和M ssbauer谱研究了颗粒弥散的快凝Al Fe V Si Nd合金薄带中纳米相的转变和相变动力学·结果表明 :快凝Al Fe V Si Nd纳米合金在加热过程中亚稳的Al8Fe4Nd相向α Al13 (Fe ,V) 3 Si相转变 ,并用Avrami公式计算了Al8Fe4Nd相的分解激活能Eα 为 1 61± 0 1 2eV·研究表明亚稳相Al8Fe4Nd向α Al13 (Fe,V) 3 Si相转变的过程是由原子体扩散和原位扩散共同控制的·     

Al-Mg合金直接氧化Al2O3形成模型

根据对Al-Mg合金直接氧化合成Al/ Al2O3存在Mg的挥发及线性生长动力学特点的分析,在把表面MgO形成过程看成是Al2O3向MgO中的溶解过程并认为MgO部分为n型氧化物时,氧化过程有利于Al2O3的形成:Al-Mg合金直接氧化过程中,Mg的挥发满足Al2O3形成的两个条件,Mg挥发促进表层P型MgO的生长和内层n型MgO中Al2O3的形成,促进MgO向MgAl2O4的转变过程;MgAl2O4在Al2O3的形成中起重要作用,MgO向MgAl2O4转变过程中,生长应力导致MgAl2O4中形成间隙,Al熔体通过此间隙向氧化前沿进行渗流输运;Al2O3的生长动力学取决于MgO向MgAl2O4转变的速度,MgO向MgAl2O4转变速度加快是Al/Al2O3生长动力学呈线性关系的根本原因.     

Super304H奥氏体不锈钢的抗高温氧化性能

采用称重法测得了Super304H和Super304HS两种奥氏体耐热不锈钢在不同温度下的高温氧化动力学曲线,研究发现:两种不锈钢的氧化动力学曲线遵循抛物线规律,Super304HS的抗氧化性能明显优于Super304H,而且Super304H在900℃时氧化100 h后,氧化膜明显脱落.利用扫描电镜、X射线衍射的方法对Super304H不锈钢氧化膜表面的形貌及结构进行了研究,结果表明:在700℃和800℃时,两种材料氧化膜组成相似,都是Cr2O3和少量尖晶石结构的FeCr2O4,Su-per304H钢在900℃时的氧化产物主要由Cr2O3,Fe2O3和尖晶石FeCr2O4组成,Super304HS在900℃时的氧化膜主要由Cr2O3和尖晶石FeCr2O4组成.     

溶胶-凝胶技术提高不锈钢抗高温氧化及铝合金阳极氧化膜的耐蚀性能

采用溶胶--凝胶法在不锈钢基体表面制备ZrO2和Al2O3涂层,并对铝合金阳极氧化膜进行封孔处理.采用高温循环氧化法研究ZrO2和Al2O3涂层抗高温氧化性能,通过电化学阻抗谱和剥蚀法分析溶胶--凝胶法封孔后铝合金氧化膜的耐腐蚀性能.结果表明:ZrO2和Al2O3涂层的抗高温氧化性能随涂层厚度增加而提高;铝合金阳极氧化膜的耐腐蚀性能也随封孔次数的增加而提高,但当封孔处理超过8次后,阻抗值和腐蚀程度基本不随封孔次数发生变化;实施相同次数封孔处理后,Al2O3溶胶的封孔效果略优于ZrO2溶胶的封孔效果.     

SiO2对Al-Zn-Si合金直接熔融氧化的影响

通过热质量分析试验,研究了在高温空气中的熔融 Al Zn Si合金表面覆盖 SiO2 引发剂对铝合金直接氧化生长过程的影响.研究结果表明:SiO2 能显著缩短Al Zn Si合金直接熔融氧化的孕育期及 Al2O3/Al复合材料的生长时间,并且有助于 Al2O3/Al复合材料以光滑方式进行氧化生长,形成细化胞状晶团,提高组织均匀度和材料的致密度.促进Al2O3/Al复合材料生长的最佳SiO2 覆盖量为12 mg/cm2.     

交、直流铝阳极氧化多孔膜的组成及结构比较

对硫酸溶液中交、直流氧化铝多孔膜的组成及结构进行了研究．交、直流氧化铝多孔膜均由(Al2O3)2·H2O、Al(OH3)和Al2(SO4)3组成,此外,交流氧化膜形成过程交流负半周的存在,使得其成分中还含有一定量的S单质和硫化物．直流氧化膜的孔形较交流氧化膜更规则．交流氧化膜的表面被显著粗化．     

Fe2O3对MgAlON氧化行为的影响

以Al2O3,MgO和Al粉为原料,Fe2O3为添加物,采用氮化还原工艺,在1550℃保温5h的条件下合成了单相MgAlON。本文结合SEM背散射扫描和EDS分析,探讨了Fe2O3向MgAlON晶格中的固溶情况;利用XRD结果,分析了加入Fe2O3对MgAlON的晶格常数的影响。通过物相分析和晶格常数计算,研究了Fe2O3对MgAlON开始氧化生成α-Al2O3的温度和完全氧化温度的影响,并考察了加入Fe2O3的MgAlON试样在氧化过程中MgAlON晶格常数的变化。     

扩散处理对热浸镀1Cr18Ni9Ti镀层组织结构的影响

以1Cr18Ni9Ti不锈钢为研究对象,探讨了扩散处理对热浸镀铝1Cr18Ni9Ti不锈钢的镀层组织结构及抗高温氧化特性的影响,结果显示:1Cr18Ni9Ti不锈钢表面的热浸镀铝层经高温扩散处理后与基体结合性良好,外扩散层主要由Fe Al相组成,内扩散层为Fe3Al等相,且抗高温氧化特性显著增强。     

热压烧结Fe3Si基金属间化合物及其抗氧化性能

采用中频感应热压烧结法制备2种Fe3Si基合金,采用18-8不锈钢作为对比材料,对3种材料在800℃下的高温抗氧化性能进行评价.结果表明,Fe-15Si-5Cr和Fe-18Si-2.5Cr较之不锈钢具有更好的抗氧化性,且Fe-18Si-2.5Cr的抗氧化性最强.3种材料的氧化产物主要为Cr2O3,Cr2O3和SiO2的复合氧化膜,有序Fe3Si金属间化合物的生成对材料的抗氧化性起到关键作用.