等离子喷涂NiCrAl/ZrO2过渡层对FeCrAl/γ-Al2O3结合性能的影响

为改善催化剂中 γ-Al2 O3 分散层与 Fe Cr Al基体的结合力 ,采用等离子喷涂技术在合金表面制备了 Ni Cr Al/Zr O2 混合涂层作为过渡层。利用 X射线衍射仪、扫描电镜和电子探针仪 ,研究了 10 73 K氧化后过渡层的变化 ,并考察了超声振动和热冲击后涂层的剥落情况。结果表明 ,过渡层表面相主要是 Ni和 Zr O2 ;内部组织包括喷涂材料层、氧化物夹杂、孔洞及未熔融颗粒 ;与基体为冶金结合。随着高温氧化时间增加 ,过渡层表面 Ni O晶粒增多并长大 ;内部发生了合金元素互扩散 ;界面处 Ni,Al含量明显增加。这种表面预处理形成了粗糙多孔的过渡层 ,提高了氧化铝分散层与金属基体的粘结力 ,并缓解了界面处的热应力     

不锈钢热浸镀铝抗高温氧化腐蚀性能的研究

:钢材经热浸镀铝后 ,具有了良好的抗高温氧化腐蚀性能。为进一步提高 1Cr18Ni9Ti、1Cr13不锈钢的高温使用性能 ,本文对两种材料进行了热浸镀稀土铝合金处理和抗高温氧化性能的试验。高温氧化试验结果表明 ,1Cr18Ni9Ti、1Cr13不锈钢经热浸镀铝处理后抗高温氧化腐蚀性能明显提高 ,这主要取决于合金层中Al-Fe金属间化合物在高温氧化中的变化。 90 0℃氧化 5 0 0h ,1Cr18Ni9Ti钢浸镀件形成致密的α -Al2 O3氧化膜和 β -NiAl相层 ;1Cr13钢浸镀件形成Al2 O3氧化膜及Cr2 O3氧化物。研究表明 ,不锈钢中Cr、Ni元素对提高抗高温氧化性具有重要的影响作用。     

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.     

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。     

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.     

Ni-Fe-Cr基高温合金表面AICrN涂层制备及高温氧化性能

采用阴极弧离子镀法在Ni-Fe-Cr基高温合金表面制备了AlCrN涂层.通过电子扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和X射线光电子谱仪等分析了AlCrN涂层表面和界面的形貌、能谱、物相以及结合能谱,并进行了800和900℃高温氧化实验,研究了AlCrN涂层抗高温氧化性能及其机理.实验结果表明:AlCrN涂层主要成分为Al、Cr和N元素,添加Al元素后表现出较强的AlN择优取向;Al2p峰谱为Al—N和Al—O结合键,Cr2p峰谱为Cr—O和Cr—N结合键,N1s峰谱以Cr—N和Al—N的形态存在,另外含有少量的N—Cr—O和N—Al—O结合键;经过高温氧化后AlCrN涂层表面氧化物为Cr₂O₃,对高温合金基体有良好的保护作用.     

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。     

晶粒细化对Cu-20Co-20Cr合金高温化学稳定性影响

研究了机械合金化(MA)制备的Cu-20Co-20Cr合金在800℃,0.1 MPa纯氧气中的氧化行为。结果表明合金由两相组成,合金基体为富Cu的α相,富Cr的β相则以网状形式分散在α相中。合金的氧化动力学曲线不规则且偏离抛物线规律,其瞬时抛物线速率常数随时间而升高。合金表面形成的氧化膜为最多层结构,外层是一连续的CuO层,相邻的内层是以Co2O3,Cu2O为主及岛状黑色尖晶氧化物Cu2Cr2O4和Co2Cr2O6组成的混合氧化区,且越靠近合金内部氧化物的Cr含量越高,但最终未能形成连续的Cr2O3外氧化膜。MACu-20Co-20Cr合金的氧化速率明显高于PMCu-20Co-20Cr合金。可见,晶粒尺寸降低后Cu-20Co-20Cr合金组元间的扩散速度大大加快了,但其表面未能发生活泼组元Cr的选择性外氧化。     

四元Cu-20Ni-20Cr-2Si合金在900℃,0 1MPa纯氧中氧化行为研究

研究了Cu-20Ni-20Cr-2Si合金在900℃,0.1 MPa纯氧中的氧化行为。结果表明：合金由三相组成,氧化动力学偏离抛物线规律,其瞬时抛物线速率常数随时间而降低。与前面研究的三相Cu-20Ni-20Cr合金形成含有所有组元氧化物及它们复合氧化物的复杂氧化膜结构不同,目前研究的Cu-20Ni-20Cr-2Si合金内部形成了连续的Cr2O3层,这是由于向Cu-20Ni-20Cr合金中加入了第四组元Si后,降低了合金表面活泼组元形成氧化物所需的临界浓度,使合金表面易于形成活泼组元氧化物膜。     

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.     

Atomic-scale computer simulation for ternary alloy Ni-Cr-Al during early precipitation process

The aging behaviors of Ni-Cr-Al ternary alloy are studied at temperature 873 K based on the mean-field theory, and the early precipitation process is simulated at atomic-scale with microscopic phase-field model. The precipitation mechanism of the low supersaturated alloy Ni-12.2at.%Cr-7.8at.%Al is non-classical nucleation and growth, the L12 structure (Ni3Al) and D022 structure (Ni3Cr) phases precipitate simultaneously, a part of D022 phase transmits to L12 structure phase, and other part retains its previous structure. For high supersaturated alloy, congruent ordering appears first, then followed by spinodal decomposition, the nonstoicheometric ordered phases are produced in this process, which occurs before clustering. The precipitation mechanism of Ni-8at.%Cr-18at.%Al alloy is similar to Ni-10at.%Cr-12at.%Al alloy, but the ordering process of the former is ahead of the latter.     

喷丸处理对1Cr13钢选择氧化的作用

对1Cr13钢进行了不同时间(5,10,20,40 min)的喷丸处理,研究了喷丸处理对1Cr13钢在800℃空气中的抗高温氧化性能。高温氧化实验及表面形貌观察分析发现,喷丸处理形成了一个晶粒细化层,降低了1Cr13钢发生选择氧化所需的临界含量,氧化增重显著降低,氧化膜剥落也有所改善。喷丸处理促进了1Cr13钢表面形成选择性的保护氧化膜,提高了1Cr13钢的抗高温氧化性能,喷丸处理10~20 min的试样抗高温氧化性能最佳。     

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。     

A comparative study of four modified Al coatings on Ni3Al-based single crystal superalloy

Four modified Al diffusion coatings (Al, Cr? Al, Al?Si and Cr? Al ? Si coatings) were prepared on Ni3Al based single crystal superalloy IC20. The oxidation tests were carried out at 1 150 °C for up to 100 h. Cyclic hot corrosion tests were carried out at 950 °C for 50 h. The results indicate that the oxidation and corrosion resistance s of IC20 alloy are improved significantly by the coatings, and both oxidation and hot corrosion resistances of the four coatings are rated in the order (from worst to best) of Cr ? Al, Al, Cr ? Al ? Si, Al? Si coatings. It is found that the degradations of Al and Cr ? Al coatings are very quick due to the serious inter-diffusion between the coatings and substrates. The inter-diffusion between Si-containing coatings and substrates is reduced since Si effe ctively retards the outward diffusion of Mo. The weak effects of Cr and benefit effects of Si to the oxidation and hot corrosion resistance were discussed. The hot corrosion degradation mechanism of superalloy IC20 was analyzed.     

HEDP表面处理 对Ni3Al氧化行为的影响

利用高能量密度等离子体（ＨＥＤＰ）对金属间化合物Ｎｉ３Ａｌ进行了表面处理，在合金表面获得了纳米级微晶层。该微晶层可以通过增加Ａｌ２Ｏ３优先形核位置和提高Ａｌ的向外扩散促进Ｎｉ３Ａｌ氧化时形成表面Ａｌ２Ｏ３，消除了生长速度较快的ＮｉＯ相。     

A comparative study of four modified Al coatings on Ni3Al-based single crystal superalloy

Four modified Al diffusion coatings (Al, Cr–Al, Al–Si and Cr–Al–Si coatings) were prepared on Ni₃Al based single crystal superalloy IC20. The oxidation tests were carried out at 1 150 °C for up to 100 h. Cyclic hot corrosion tests were carried out at 950 °C for 50 h. The results indicate that the oxidation and corrosion resistances of IC20 alloy are improved significantly by the coatings, and both oxidation and hot corrosion resistances of the four coatings are rated in the order (from worst to best) of Cr–Al, Al, Cr–Al–Si, Al–Si coatings. It is found that the degradations of Al and Cr–Al coatings are very quick due to the serious inter-diffusion between the coatings and substrates. The inter-diffusion between Si-containing coatings and substrates is reduced since Si effectively retards the outward diffusion of Mo. The weak effects of Cr and benefit effects of Si to the oxidation and hot corrosion resistance were discussed. The hot corrosion degradation mechanism of superalloy IC20 was analyzed.     

NiAl合金(B_2结构)的偏析现象

采用ＬＭＴＯ ＣＰＡ方法,计算了ＮｉＡｌ合金(Ｂ２结构)在成分无序情况下的热力学性质,并讨论了ＮｉＡｌ合金的偏析现象·理论结果表明,当Ｎｉ的成分小于３５％(原子分数)时,则ＮｉＡｌ合金表面出现Ａｌ的偏析现象,当Ｎｉ的成分大于３５％(原子分数)时,则出现Ｎｉ的偏析现象·     

Isothermal oxidation behavior and mechanism of a nickel-based superalloy at 1000℃

The oxidation behavior of a nickel-based superalloy at 1000°C in air was investigated through X-ray diffraction, scanning electron microscopy, andenergy-dispersive spectroscopy analysis. A series of oxides, including external oxide scales (Cr2O3, (TiO2 + MnCr2O4)) and internal oxides (Al2O3,TiN), were formed on the surface or sub-surface of the substrate at 1000°C in experimental still air. The oxidation re-sistance of the alloy was dependent on the stability of the surface oxide layer. The continuity and density of the protective Cr2O3 scale were affected by minor alloying elements such as Ti and Mn. The outermost oxide scale was composed of TiO2 rutile and MnCr2O4 spinel, and the growth of TiO2particles was controlled by the outer diffusion of Ti ions through the pre-existing oxide layer. Severe internal oxidation oc-curred beneath the external oxide scale, consuming Al and Ti of the strength phaseγ′ (Ni3(Al,Ti)) and thereby severely deteriorating the sur-face mechanical properties. The depth of the internal oxidation region was approximately 35μm after exposure to experimental air at 1000°C for 80 h.     

几种钴基合金在Na2SO4—K2SO4混合盐中高温腐蚀行为

本文对Co-30Cr、Co-30Cr-4Al、Co-25Cr-10Ni-4Al-5Ta-0.5Y3种合金在900℃与Na_2SO_4-K_2SO_4混合盐接触条件下的腐蚀进行了研究。结果表明,内硫化-内氧化是主要的破坏形式。Co-30Cr合金腐蚀程度最严重,富铬的内硫化物深入合金基体很深的部位。Co-30Cr-4Al合金中观察到一层细小的富铝内氧化物,通过35S放射性同位素示踪技术探测到了硫对合金基体的侵入。Co-25Cr-10Ni-4Al-5Ta-0.5Y合金中观察到少量富铝的内氧化物,且同时出现钽的富集。