一种含铝奥氏体不锈钢的高温氧化行为

采用称量法研究了新型Cr21Ni35NbAl合金分别在700 ℃、800 ℃和900 ℃空气中的静态氧化行为,并绘制其高温氧化动力学质量增加曲线。结合X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS）对高温氧化膜层的形貌及结构进行表征。结果表明：新合金的高温氧化动力学质量增加曲线遵循抛物线规律,700 ℃氧化膜主要为(Fe0.6Cr0.4)2O3和少量Al2O3;800 ℃氧化膜较为复杂,主要为Al2O3、(Al0.9Cr0.1)2O3和少量Fe(Cr, Al)2O4;900 ℃时氧化膜主要为Al2O3和少量(Al0.9Cr0.1)2O3。     

电弧离子镀Ni—Co—Cr—A1—Y—Si—B涂层的热腐蚀性能

采用电弧离子镀技术在DZl25和DSM11两种镍基高温合金基材上沉积Ni—Co—Cr—Al—Y—Si—B涂层，研究了高温合金基材及其Ni—Co—Cr—Al—Y— Si—B涂层在900℃的75％Na2SO4 25％K2SO4熔盐中的热腐蚀行为．结果表明，Ni—Co—Cr—Al—Y—Si—B涂层在热腐蚀过程中生成了连续致密的α—Al2O3氧化膜，有效地保护了合金基材免受腐蚀破坏，合金基材的热腐蚀性能对体系后期的热腐蚀行为影响很大．     

超音速等离子弧喷涂ZrO_2/CoNiCrAlY热障涂层界面高温氧化性能研究

采用超音速等离子弧喷涂设备在35Cr Mo钢基体上制备了Zr O_2/Co Ni Cr Al Y热障涂层,并将涂层加热到1 150℃进行氧化试验。利用扫描电子显微镜和X射线衍射方法对涂层的组织结构和相组成进行了分析,并对元素扩散情况进行研究。结果表明,涂层组织致密,界面结合良好,无剥落;粘结层表面存在少量尖角和钩状突出颗粒。热障涂层经过1 150℃加热后,在粘结层与陶瓷层的界面处出现少量深颜色的热生长氧化物(thermally grown oxide,简称TGO);随着氧化时间的延长,TGO层厚度明显增加并且开始连续。通过对Zr O_2-8Y2O3/Co Ni Cr Al Y界面扫描发现,该处Al元素出现了的富集峰,而Cr和Ni元素的含量远小于金属黏结层中含量,并且Cr和Ni元素的变化趋势为沿界面呈梯度下降,TGO层由亚稳态的θ-Al2O3逐渐转变为稳定态的α-Al2O3,有效地提高了涂层的抗高温氧化性能。     

新型Cr18Ni31Al合金的高温抗氧化性能

利用氧化增量法测得新型Cr18Ni31Al合金的不同温度下的高温氧化动力学曲线,使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对合金表面高温氧化膜的形貌及组成进行了分析和检测。结果表明,新型Cr18Ni31Al合金的高温氧化动力学曲线为Δm=atn。700℃和800℃氧化后,氧化膜均由Fe2O3和NiCr2O4组成;900℃氧化后,氧化膜表面有尖晶石结构的Fe(Cr,Al)2O4氧化物生成。     

Cr3C2/Ni3Al复合材料的高温稳定性

通过对Cr3C2/Ni3Al复合材料在1000℃进行长期时效和氧化实验,分别考察了该材料的高温相稳定性和化学稳定性.结果表明,经1000℃长期时效后,Cr3C2/Ni3Al复合材料中的Cr3C2强化相保持稳定,而基体中则析出一定量的γ相,该相的析出强化了Ni3Al基体,从而使得复合材料的硬度得到进一步提高.Cr3C2/Ni3Al复合材料具有优良的高温抗氧化性能,其表面形成以α-Al2O3为主的致密氧化膜,在空气中的氧化速率仅为Ni3Al合金的1/2.分析认为,Cr3C2在堆焊过程中发生溶解,导致部分Cr固溶于Ni3Al合金基体中,促进了α-Al2O3的形成,从而改善了复合材料的抗氧化性.Cr3C2具有良好的高温化学稳定性并与Ni3Al基体有较好的氧化协同性,从而可得到基体有力支撑以发挥抵抗磨损的作用.优良的高温稳定性使得Cr3C2/Ni3Al复合材料适于在1000℃的高温环境下长期服役.     

Al_(0.5)CrCoFeNi高熵合金高温氧化的研究

采用真空电弧炉在氩气保护下熔炼Al0.5Cr Co Fe Ni高熵合金,在不同温度(800~1100℃)下进行100 h的高温氧化实验,测定其氧化动力曲线,采用X射线衍射仪和扫描电镜等方法分析氧化层结构和形貌。结果表明:Al0.5Cr Co Fe Ni高熵合金在800和900℃形成的氧化膜较完整且致密,具有较为优异的抗氧化性能。在1000和1100℃形成的氧化膜较厚,膜内有大量裂纹与孔洞,抗氧化性能较差。氧化初期,界面反应起主导作用,随着氧化膜的生长,扩散过程发挥越来越重要的作用,成为继续氧化的控制因素,以致一种或多种合金元素氧化物在表面析出,形成尖晶石类内层氧化物Ni Cr2O4、Co Cr2O4、Fe(Cr,Al)2O4内氧化层。在高温氧化过程中,N2会参与反应,与Al发生较强反应,生成Al N颗粒,进一步的氧化过程使Al N再次氧化,N2逃逸,留下具有Al N外形的空洞。     

3种700℃级超超临界燃煤锅炉备选高温合金煤灰腐蚀行为

研究了3种700℃超超临界燃煤锅炉备选高温合金Inconel 740,CCA 617,GH 2984在760℃现役机组煤灰腐蚀介质中的高温腐蚀行为。结果表明:镍基合金Inconel 740和CCA 617均能形成保护性的Cr2O3氧化膜,局部点蚀为其主要失效形式。点蚀区域氧化膜为多层结构,由外到内依次为Ni(Co)O、Cr2O3(TiO、Al2O3)以及少量内层硫化物;较高Cr、Al含量提高了Inconel 740合金的耐蚀性能;挥发性产物与氧化膜微区溶解降低了CCA 617合金氧化膜的致密性。GH 2984合金因含有较多的Fe未能形成保护性的氧化膜,氧化膜分层生长,且出现了严重的剥落现象。     

新型镍基高温合金950℃氧化行为的研究

利用静态增重法研究新型镍基高温合金950℃氧化动力学,氧化增重分段遵循抛物线规律.并且通过XRD、SEM和EDX等观察和分析.结果表明,新型镍基高温合金氧化膜的组成主要以Cr2O3为主,并且含有(Co,Ni)Cr2 O4,Al2O3及TiO2,在氧化过程中,发生了内氧化.     

电弧离子镀梯度(Ti,Al)N 薄膜的结构与抗氧化性能

采用电弧离子镀(AIP)技术在航空发动机压气机用1Cr11Ni2W2MoV不锈钢上沉积 (Ti,Al) N 梯度薄膜,并研究其微观结构和高温抗氧化性能.结果表明,薄膜均匀致密,与基体结合良好;薄膜为B1型 (NaCl)单相结构,具有 (220) 择优取向;薄膜是内层富 TiN、外层富(Ti,Al) N的梯度薄膜;梯度薄膜在700℃和800℃氧化后,表层形成富 Al2O3 的保护膜,在 700℃较长时间内和 800℃短时间内对不锈钢基体具有良好的保护作用.     

Cr18Ni30Mo2Al3Nb合金的高温抗氧化性能

采用称重法测得Cr18Ni30Mo2Al3Nb合金在不同温度下的高温氧化动力学曲线。结果表明,该合金的氧化曲线遵循抛物线氧化规律,具有优良的抗氧化性能。利用扫描电镜、X射线衍射的方法对氧化膜表面形貌及结构进行研究,该合金在3个温度下氧化膜完整致密,700℃氧化膜主要由Fe和Cr的混合氧化物(Fe0.6Cr0.4)2O3和少量Al的氧化物组成;800℃氧化膜主要是Al和Cr的混合氧化物(Al0.9Cr0.1)2O3和少量Al2O3及少量Fe的氧化物;900℃氧化膜主要是(Al0.9Cr0.1)2O3和Al的氧化物,还含有少量Fe(Cr,Al)2O4和MnFe2O4。     

高Cr镍基单晶合金1050℃的高温氧化性能

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱(EDAX)等手段,研究了一种高Cr镍基单晶高温合金在1050℃的高温氧化行为.结果表明,氧化初期合金增重迅速,氧化增重不遵循抛物线规律,表面氧化膜出现剥落,氧化过程由形成Al2O3和Cr2O3所控制.高温氧化期间,合金发生明显的外氧化和内氧化,外氧化膜Cr2O3和(Ni,Co)Cr2O4组成,内氧化物为Al2O3.在内氧化物上方出现贫Al富Ta区,元素贫化区尺寸随时间的延长而增大,富Ta相抑制基体中Al向外扩散,并抑制氧化膜生长.     

钛表面改性Al/NiCu组合涂层反应机理及抗氧化性能

采用等离子结合电弧喷涂的工艺方法在工业纯钛表面制备了Al/Ni Cu组合涂层,在700℃的大气环境下对Al/Ni Cu/Ti试件进行加热处理,使得Al、Ni Cu复合涂层之间发生扩散反应并原位生成具有一定抗高温氧化性能的Ni-Al金属间化合物涂层。对加热改性处理前后涂层的微观组织及Ni-Al金属间化合物的形成机理进行了研究,并对经加热和打磨处理后的Al/Ni Cu/Ti试件及无防护涂层的Ti块进行了800℃/100 h的高温氧化试验。研究结果显示,Ti基体表面Al/Ni Cu涂层经700℃炉中加热改性处理后,Al、Ni Cu涂层间可发生扩散反应并原位生成Ni Al3、Cu Al2、Ni2Al3及含有一定Cu元素的Ni Al金属间化合物,但只有高熔点的Ni Al金属间化合物能够始终稳定地存在,且此金属间化合物对Ti基体起到了较好的高温防护作用。     

溅射Ni16Co26Cr10Al纳米晶涂层的1000℃抗氧化性能

利用磁控溅射技术在铸造Ni16Co26Cr10Al合金上溅射了相同成分的纳米晶涂层.1000℃氧化试验结果表明由于溅射Ni16Co26Cr10Al纳米晶涂层晶粒尺寸细小,促进了保护性氧化物形成元素Al向氧化前沿的快速扩散和保护性Al2O3层的快速形成,使得溅射Ni16Co26Cr10Al纳米晶涂层表现出比M38合金更优异的抗氧化性能.     

耐热钢表面等离子喷涂NiCrAlY＋(ZrO2＋Y2O3)热障涂层性能研究

利用等离子喷涂法在耐热钢1Cr18Ni9Ti基体表面喷涂NiCrAlY＋（ZrO2＋Y2O3）陶瓷热障涂层，并进行高温隔热性能试验，用XRD、SEM检测了试样的金相组织、结构及形貌，结果表明，陶瓷热障涂层与1Cr18Ni9Ti基体结合紧密；表面陶瓷层经高温氧化后处理后其硬度显著增高；进行850℃高温隔热性能试验，1Cr18Ni9Ti表面热障涂层隔热能力显著提高，达75℃。     

Ni-20Cr-Y_2O_3弥散氧化物微晶涂层及其高温氧化性能

采用高频电脉冲沉积技术在Ni 2 0Cr合金表面上沉积MGH75 4ODS合金 ,获得了Ni 2 0Cr Y2 O3 弥散氧化物微晶涂层。在 10 0 0℃空气中对Ni 2 0Cr合金及施加涂层的试样进行 10 0h的氧化实验。结果表明 ,微晶化和添加弥散氧化物 (Y2 O3)促进了铬发生选择氧化形成Cr2 O3 氧化膜 ,提高了合金的抗高温氧化性能和氧化膜的粘附性。用AFM ,SEM ,EDS和XRD分别对Ni 2 0Cr合金与Ni 2 0Cr Y2 O3 弥散氧化物微晶涂层的形貌、结构和成分进行了研究 ,讨论了弥散氧化物微晶涂层改善Ni 2 0Cr合金高温氧化性能的协同作用机理。     

电泳共沉积NiCoCrAlY粘结层制备及抗高温氧化研究

目的 分析研究Ni基合金与粘结层之间的扩散和界面反应规律,以及其对热障涂层的抗高温氧化性能和工作寿命的影响.方法 采用电泳共沉积、真空致密化处理,在K17镍基高温合金表面制备NiCoCrAlY粘结涂层,并进行1000℃×100 h抗高温氧化实验,采用XRD、SEM、EDS分析NiCoCrAlY粘结涂层在高温氧化过程中合金元素的扩散规律.结果 高温氧化动力学曲线表明,氧化100 h制备的NiCoCrAlY粘结涂层的氧化速率为17.2134 mg/cm2,远低于K17镍基高温合金的.Ni由涂层向基体内扩散,Cr和Co向外扩散,Al向界面处扩散.电泳沉积制备的NiCoCrAlY粘结层经真空致密化处理后,涂层均匀、致密,粘结层主要由Ni3 Al、Al3 Y5 O12、Cr23 C6以及α-Al2 O3等组成.结论 NiCoCrAlY粘结涂层的抗高温氧化性高于K17镍基高温合金,在高温氧化过程中,α-Al2 O3氧化膜提高了NiCoCrAlY粘结涂层的高温抗氧化性.Ti主要来自基体的缺陷中,随着高温氧化作用,获得了由基体向外扩散所需要的能量,并且同时与氧反应生成TiO,TiO容易在粘结层表面形成泡状物质,Ti的扩散对粘结层的致密度与均匀度造成一定的影响.     

(MCrAlY+AlSiY)复合涂层的高温氧化行为

采用电弧离子镀技术在镍基高温合金K465上制备了（MCrAlY＋AlSiY）复合涂层,分析了复合涂层的组织及结构,对比研究了NiCoCrAlYSiB单一涂层及（NiCoCrAlYSiB＋AlSiY）复合涂层分别在1000及1100℃时的恒温氧化行为和从1000℃到室温的循环氧化行为.结果表明：退火后复合涂层外层主要由β-（Ni,Co）Al相及少量σ-NiCoCr和Cr3Si相组成,内层主要是富Cr相及少量β-（Ni,Co）Al相.氧化过程中由于Al的消耗,单一涂层表面生成了尖晶石和NiO,而复合涂层中的β-（Ni,Co）Al相退化成γ/γ′相,提供Al源支持表面Al2O3膜的形成和修复,从而提高了抗高温氧化性能.     

喇曼光谱方法测量金属表面氧化膜的残余应力

利用表面增强激光喇曼光谱仪测量了Fecrallor（Fe－22Cr－5Al－0．3Y）合金表面Al2O3膜及Co－40－Cr合金表面Cr2O3膜的残余应力．实验条件下,两种氧化膜残余应力值分别为2GPa和1．7GPa．如果Co－40Cr合金离子注入3×1017Y ／cm2;或者Cr2O3膜发生破裂,Cr2O3膜的残余应力值显著降低．该测试方法简便,并可用于测量氧化膜内微区应力及应力分布,还可实现高温下原位测量氧化股应力．     

新型镍基高温合金在950℃和1000℃的氧化行为

利用热重分析法、XRD和SEM(EDX)研究了1种新型镍基高温合金在950℃和1000℃的高温氧化行为。合金在950℃氧化时，氧化增重遵循抛物线规律，表面氧化膜无剥落，在1000℃氧化时表面氧化膜出现剥落，仍近似遵循抛物线规律。氧化膜由Cr2O3，Ni，Co)Cr2O4，TiO2，SiO2和Al2O3组成，并有内氧化现象发生。合金在1000℃的氧化速度比在950℃时约高出1个数量级。根据氧化膜的组成进一步分析了合金的氧化机理。     

高速电喷镀纳米ZrO2/Ni复合层组织及高温氧化性能

通过高速电喷镀工艺在Ni基高温合金K17表面沉积了纳米ZrO2/Ni复合镀层,测定了K17合金和纳米ZrO2/Ni复合镀层在1000℃的氧化动力学曲线,采用SEM、XRD和显微硬度计分析了纳米ZrO2/Ni复合镀层的组织结构、表面形貌和表面显微硬度;实验结果表明,镀层中纳米ZrO2的存在有利于细化复合镀层晶粒,提高复合镀层显微硬度;1000℃氧化5h后,纳米ZrO2/Ni复合镀层氧化膜由NiO,ZrO2和Cr2O3组成,1000℃氧化100h后,纳米ZrO2/Ni复合镀层氧化膜由NiO,NiCr2O4,ZrO2and Cr2O3组成;纳米ZrO2/Ni复合镀层中ZrO2和Cr2O3的存在明显改善了K17合金的抗高温氧化性。