渗铝钢高温氧化动力学研究

本文研究了钢经渗铝后高温氧化时的动力学行为并与未渗铝Ａ３，１Ｇ１８ＮｉＧＴｉ不锈钢进行对比。钢渗铝后可大大提高抗温度氧化能力。在高温氧化过程中，渗铝钢表面铝浓度随氧化时间的增长而降低，这种变化可用方程式来表达。经实验测定所得数据与计算所得数值偏差很小。     

高温合金微晶涂层的发展

高温合金微晶涂层是一种新的高温合金防护涂层体系。与目前通常采用的涂层不同，它的成分与基体合金基本相同。这种涂层具有良好的抗氧化性能，而且由于与基体成分相同，避免了传统涂层高温合用后在涂层与基体间因互扩散形成的脆性有害相等。高温合金微晶涂层是在微晶化对铁、镍基等各类合金抗氧化性能影响的基础上发展起来的。综述了国内外研究微晶化影响铁基合金，金属间化合物，高温合金等氧化性能的研究情况，着重介绍了高温合金     

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。     

涂层对氧化铝/耐热钢基复合材料磨料磨损性能的影响

通过化学气相沉积方法在氧化铝颗粒表面分别获得了Ni、TiN涂层。用不同涂层的氧化铝颗粒制备了氧化铝颗粒／耐热钢基复合材料，考察了复合材料在900℃下的磨料磨损抗力，结果表明：包Ni氧化铝复合材料的耐磨性是耐热钢的3．27倍，包TiN氧化铝复合材料的耐磨性是耐热钢的2．66倍。进一步的分析表明，包Ni氧化铝与耐热钢的界面结合强度可由无涂层时的0．67MPa提高到4．05MPa，而包TiN氧化铝与耐热钢的界面结合强度只提高到1．80MPa。较低的界面结合强度会导致氧化铝颗粒整体从基体中脱落，而包TiN氧化铝／耐热钢基复合材料的界面抗高温氧化性较差，也导致氧化铝颗粒易从基体中脱落，这两方面的作用是导致包TiN氧化铝复合材料高温磨料磨损抗力低的主要原因。     

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。     

涂层对氧化铝／耐热钢界面性能的影响

通过化学气相沉积方法在氧化铝表面分别获得了Ni及TiN涂层,并制得了氧化铝/耐热钢复合材料,为进一步研究复合材料性能与涂层的关系,考察了涂层对复合材料界面结合强度与抗高温氧化性的影响。结果表明：两种涂层都能提高氧化铝/耐热钢界面的结合强度,Ni涂层提高强度的幅度更大;包Ni氧化铝复合材料中的Ni涂层溶解到了耐热钢基体中,界面抗氧化性较好;包TiN氧化铝复合材料中的TiN仍存在于界面上,界面抗氧化性较差。     

电厂锅炉管的高温腐蚀及金属陶瓷涂层防护

对火电站锅炉过热器用钢钢研１０２、Ｔ９１、ＴＰ３４７进行了高温氧化及模拟煤燃烧时碱金属硫酸盐（Ｎａ２ＳＯ４Ｋ２ＳＯ４）沉积在金属表面而发生的热腐蚀进行了腐蚀动力学研究，并针对２００ＭＷ发电机组常用的１０２钢采用表面喷涂Ｃｒ３Ｃ２－ＮｉＣｒＡｌ金属陶瓷涂层以提高其热腐蚀抗力．结果表明，高温氧化性能ＴＰ３４７钢最好，氧化速率符合抛物线规律；而１０２钢的氧化速率几乎呈直线规律．热腐蚀实验中，３种整体材料腐蚀后的质量增加都接近直线规律，说明它们抗热腐蚀的性能都比较差，涂层能有效的隔离腐蚀介质，防止基体氧化和腐蚀     

铝化物涂层高温氧化寿命的预测

对铝化物涂层高温氧化寿命进行实验检测,是一项十分费时且耗能的工作。该文运用半经验公式预测铝化物涂层高温氧化寿命,既可由较高温度下的短期寿命推算涂层在较低温度下的长期寿命,也可由两种不同温度下的退化程度推算其它温度下任意给定时间的退化程度。以一种新型钴基合金DZ40M的Ti改性铝化物涂层(厚度约为20μm)为对象,利用1100℃和1050℃的有关实验数据,估算了该涂层在给定温度1000℃下的高温氧化寿命,估算值约为1904h。而相应的实测动力学曲线显示的对应值为2000h左右,从而证明了该估算方法的实用性。     

P92耐热钢表面电火花沉积Ni-Cr-Fe涂层及其抗氧化性能

在P92耐热钢表面沉积Ni-Cr-Fe合金涂层,研究其在750℃下的抗氧化性能.采用显微硬度仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法对涂层和基体材料的硬度、氧化后的物相组成、微观形貌进行分析.结果表明:采用优化的工艺可获得连续、致密、无裂纹和孔洞的涂层.涂层在750℃下循环氧化100 h后未发生剥落,氧化增重符合抛物线规律,氧化膜主要由Cr_2O_3、NiCr_2O_4相组成.基体材料前8 h氧化增重符合直线规律,后期符合抛物线规律,氧化速率常数是涂层的2.6倍.涂层相比于基体材料具有较好的抗氧化性.     

钢坯高温防氧化涂层的制备与性能

用冷涂的方法对普碳钢试样进行处理,制备了MgO-Al2O3-SiO2-Fe2O3体系高温防氧化涂层.通过对比涂覆样与空白样经历高温后的氧化程度,研究了涂层对普碳钢高温氧化行为的影响.结果表明:涂层有优良的防护性能,最佳厚度为0.3～0.5 mm,防护温度可达1300℃,防护时间可达2h.原始涂层在升温过程中逐渐熔融铺展,但不流淌,与机体表面经轻微氧化形成的氧化膜反应生成复杂的氧化物,形成致密的熔融膜,有效抑制了氧气向金属的扩散,极大降低机体的氧化烧损,提高表面质量.     

Microstructure evolution of T91 heat-resistant steels after long-time aging

To investigate the evolution of microstructure damage degree and the precipitated phases of heat-resistant metal in power plant under high temperature and stress environment, the high-temperature aging tests were conducted to investigate the aging behavior of T91 steel at different temperatures and stress. The optical microscopy, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy were used to investigate the structure and precipitated phases, the results showed that the orientation characteristics of tempered martensite was dispersed, and the grain size is obviously increased. The density of dislocation decreased with increasing temperature and stress. The important strengthening phase of M23C6 (M=Fe, Cr) was coarsened by the diffusion of main alloying elements Cr, while the smaller size MX (M=Nb,V; X=C, N) phase distributed in the grain is relatively stable in the aging.     

高碳钢连铸板坯高温力学性能

采用Gleeble-1500热模拟试验机测量了高碳钢连铸板坯的高温力学性能,得到了第Ⅰ、第Ⅲ脆性温度区的温度范围.结果表明:第Ⅰ脆性温度区脆化的主要原因是晶界部位的低熔点物质在高温下首先熔化,从而导致试样沿晶界开裂;第Ⅲ脆性温度区脆化的主要原因是在奥氏体部位析出的网状铁素体导致试样沿晶界开裂;在奥氏体单相区,由于氮化铝的析出导致钢种的塑性恶化.     

取向硅钢板坯高温抗氧化涂料

为了提高取向硅钢板坯的抗高温氧化性能,采用浆料法制备MgO-Cr2O3系的取向硅钢用高温抗氧化涂料.通过氧化增重、X射线衍射和电子扫描电镜等测试方法,研究涂层保护下的取向硅钢在不同温度下的氧化增重规律以及1400℃下氧化产物截面形貌、元素分布特征.结果表明,该涂料对于取向硅钢具有良好的高温防护功能,且具有宽泛的抗氧化区域.     

TiB2复合阴极涂层的高温电阻率

采用自行研制的高温电阻测试仪,分别测定电极石墨和不同TA含量形稳粒子增强剂的TiB2复合涂层的电阻率.研究结果表明:在960℃时,不添加TA的TiB2复合涂层的电阻率为30.3 μΩ·m,比国家标准对铝电解用半石墨阴极碳块的电阻率的要求值低,可以用于实际生产;添加TA会使TiB2复合阴极涂层的高温电阻率增大,TA最大添加量不能超过6%.     

T91钢的高温塑性变形及动态再结晶行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机进行了T91钢的压缩试验,研究了变形温度为1100～1250℃、应变速率为0.01～1 s-1时该钢的变形行为,分析了流变应力与应变速率和变形温度之间的关系,计算了高温变形时应力指数和变形激活能,并采用Zener-Hollomon参数法构建该钢高温塑性变形的本构关系,绘制了动态再结晶图和热加工图.结果表明:在试验变形条件范围内,其真应力-真应变曲线呈双峰特征;钢中发生了明显的动态再结晶,且再结晶类型属于连续动态再结晶.T91钢的热变形激活能为484 kJ.mol-1,利用加工图确定了热变形的流变失稳区,结合力学性能,可以优先选择的变形温度为1200～1 250℃,应变速率不高于0.1 s-1.     

含砷/铜砷 C-- Mn 钢的高温氧化行为

利用热重分析仪、扫描电镜和电子探针研究了含 As 或者 Cu + As 的 C- Mn 钢的高温氧化特性.1050℃氧化初期约500 s 内,As 钢和 Cu- As 钢为线性氧化阶段,随后转为抛物线氧化,两种钢的抛物线氧化速率均高于 C- Mn 钢.因氧化层分离,1150℃氧化增重小于1050℃氧化增重.钢中 Cu 和 As 的存在促进了固相 Fe2 SiO4层的生长.由于 As 在氧化层/基体界面的富集,1050℃氧化时,As 钢中存在明显的条带状内部氧化粒子层;C- Mn 钢中加入 Cu 和 As 后,其氧化层/基体界面变得崎岖不平,内部氧化粒子的数量随着氧化时间及氧化温度的增加而增加.1050℃氧化时氧化层/基体界面处 Cu 和 As 的富集程度高于1150℃氧化.     

AZ91D镁合金化学镀Ni-P镀层的研究

在化学沉积速度为20μm/h的条件下,AZ91D镁合金表面获得显微硬度为576 VHN的耐蚀的Ni-P镀层,采用扫描电镜和X-射线晶体分析仪对镀层的微观形貌和物相结构进行了研究,同时测定了镀层的极化曲线和镀层与基体的结合力。结果表明,镀层致密,具有良好的结合力与耐蚀性。     

纯铝表面TiO2涂层的光阴极保护行为

采用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)在纯Al表面制备TiO2涂层,研究了不同热处理温度下涂层电极电位随时间的变化规律,同时测定了纯Al表面TiO2涂层的极化曲线和孔蚀电位,并对纯Al表面TiO2涂层的结构进行了分析。研究结果表明,纯铝表面TiO2涂层具有明显的光阴极保护效应。在光照条件下,其电极电位最大下降值约270mV。涂层的极化曲线和孔蚀电位测定以及试样在自来水中的浸入实验,进一步证实了纯铝表面TiO2涂层的光阴极保护效应。X射线衍射结构分析表明,TiO2涂层为四方的锐钛型晶体结构。     

Effects of low temperature on properties of structural steels

The experiments were carried out to measure the mechanical properties of three grades of structural steels (Q235A, 16Mn and Q390E steel ) at low temperature. It was shown that the strength of the steels increases while the plasticity and toughness decrease as temperature drops. In the transitional area the toughness drops rapidly with temperature. Among the three structural steels,Q390E steel has the best toughness and the lowest sensitivity.