离子镀Ni-Cr合金膜300℃的氧化

采用 LAS 3000表面分析系统研究了离子镀 Ni-Cr 合金膜300℃的氧化行为。结果表明,Fe,Cr,Al,被氧化,形成 Cr_2O_3,Fe_2O_3和 Al_2O_3等氧化物,Ni 基本上未被氧化。对于不同的氧化时间,氧化层成分的变化规律基本一致,氧化过程遵从对数规律。形成的氧化膜薄且致密,氧化速度缓慢,有较好的抗氧化性。     

纳米Al_2O_3掺杂对AM60B镁合金表面微弧氧化膜层结构和耐蚀性的影响

为促进大面积镁合金表面耐蚀性能优良的微弧氧化膜层的工业化生产,在硅酸盐水溶液中掺杂纳米Al_2O_3颗粒对AM60B镁合金进行微弧氧化;采用扫描电镜、X射线衍射仪及盐雾试验分析了掺杂纳米Al_2O_3颗粒对氧化膜层的形成过程、形貌、成分以及耐蚀性的影响。结果表明:掺杂纳米Al_2O_3微弧氧化膜物相组成主要有MgO、MgAl_2O_4、Mg_2Si_2O_4、Al_2O_3,纳米Al_2O_3的掺杂能提高氧化膜的密度,促进薄膜生长,使表面孔隙分布更均匀,尺寸更小;掺杂纳米Al_2O_3氧化膜的耐蚀性较未掺杂氧化膜的大幅提高。     

建筑用2524铝合金表面Al_2O_3/MAO膜组织及摩擦性能分析

选择微弧氧化工艺并将氧化铝颗粒添加到电解液内,在建筑用22524铝合金基体上制得的微弧氧化膜。并通过实验测试的方式分析其组织及摩擦性能。研究结果表明:加入Al_2O_3能够使氧化膜内形成更多的陶瓷氧化物,可以获得更加致密的氧化膜组织。在MAO膜内加入Al_2O_3颗粒后含有O、Ti、Al、Si,Al_2O_3对电解液的微弧氧化过程发挥着关键作用。在加入Al_2O_3颗粒MAO膜厚度更大,提高MAO膜的致密度,产生更厚的致密组织。采用微弧氧化处理可以获得更大的硬度,其中硬度最大的是Al_2O_3加入量3 g/L试样。加入Al_2O_3的MAO膜形成了宽度较小的磨痕,也没有出现沟壑,只发生了较轻程度的磨损,经过磨损处理后,试样表面区域并未产生显著区别。     

溅射Ni_3Al微晶涂层的抗氧化性能

研究了铸态 Ni_3Al 合金及其微晶溅射涂层在1000—1100℃下等温氧化性能及1000℃下的循环氧化性能。结果表明:铸态 Ni_3Al 合金在氧化过程中形成 Al_2O_3,NiO 和 NiAl_2O_4 的复杂氧化膜;微晶 Ni_3Al涂层在氧化过程中形成α—Al_2O_3和 NiAl_2O_4尖晶石,不含 NiO,这种氧化膜的保护作用比含 NiO 的氧化膜的保护作用好,使得其氧化增重比铸态合金小约1半。此外铸态 Ni_3Al 合金在氧化过程中沿粗大晶界发生严重的内氧化,且表面氧化膜较脆易发生剥落;微晶 Ni_3Al 涂层可以消除沿晶界的内氧化,氧化膜与基体粘附良好,未发现剥落现象。微晶化大大提高了 Ni_3Al 合金的抗氧化性能。     

水蒸气温度对700℃先进超超临界锅炉候选合金GH2984氧化行为的影响

采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对比研究GH2984合金在750℃和850℃纯水蒸气中的氧化行为。结果表明:GH2984合金的氧化动力学遵循抛物线规律;温度升高,Cr挥发加速,外氧化和内氧化的速率急剧增加,氧化膜的组成结构发生明显的变化。750℃时,合金表面形成单层致密的(Cr,Mn)_2O_3膜;温度升至850℃,氧化膜中空洞的数量大幅增加,氧化膜转变为由薄的外层Fe_2TiO_5和厚的次外层(Cr,Mn)_2O_3及薄的内层(Nb,Mo)_2O_5组成的三层结构。Ti,Al优先于晶界处发生内氧化,分别形成TiO_2和Al_2O_3;两种内氧化产物的尺寸和数量均随温度升高而增加。     

铼对镍基单晶高温合金恒温氧化行为的影响

采用不连续增重法研究了Re对一种镍基单晶高温合金1000℃恒温氧化行为的影响,采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射分析仪(XRD)对样品的组织进行了观察。结果表明,两种合金生成的氧化膜成分相似,都生成了以含Cr、Ti氧化物为主的外氧化层、Al_2O_3内氧化层以及含有TiN的内氮化层。但二者氧化速率及氧化层结构存在较大差异,含Re合金的氧化速率较慢,Al_2O_3层较完整且TiN数量较少。Re的作用机理在于它提高了合金中Cr的活度,增大氧化膜中Cr_2O_3的含量,加快Al的选择性氧化,促进合金氧化膜内部连续Al_2O_3层的形成,抑制合金内部氮化物的生成,提高长期氧化下氧化膜的稳定性。     

SIMP钢和T91钢在800℃的高温氧化行为

研究了ADS嬗变系统候选结构材料新型低活化马氏体耐热钢SIMP钢和T91钢在800℃空气中的高温氧化行为。结果表明,SIMP钢和T91钢在空气中氧化500 h后在表面形成了不同结构的氧化膜:在SIMP钢表面形成了连续致密的Cr_2O_3层,在Cr_2O_3层分布一层颗粒状的铬锰尖晶石,在基体和氧化膜之间出现硅的富集;而在T91钢表面形成了外层为Fe_2O_3和内层为铁铬尖晶石的双层结构氧化膜。新型SIMP钢的高温氧化速率远比T91钢的低,表现出优异的抗高温氧化性能。SIMP钢中较高的铬和硅元素含量,是其抗高温氧化性能优于T91钢的主要原因。     

9Cr-1Mo钢在含水蒸汽气氛中的氧化行为

研究了9Cr-1Mo(ASME T91)钢在(Ar 10%H_2O)气氛中600℃、650℃和700℃下的高温氧化行为.在恒温氧化10 h过程中,在600℃氧化遵从抛物线规律;而在650℃和700℃氧化则遵从分阶段抛物线规律,且后一阶段的速度常数高于前一阶段的;随着温度的升高,氧化速度明显增大;氧化激活能为157.2 kJ/mol.T91钢氧化时表面形成了多层结构的氧化膜,从外到内依次为Fe_2O_3、Fe_3O_4和(Fe,Cr)_3O_4;钢基体也发生了内氧化,内氧化物为FeO和Cr_2O_3.只有在700℃氧化时没有外层Fe_2O_3形成和内氧化发生.9Cr-1Mo钢氧化后冷却至室温后,氧化膜发生开裂或局部剥落.最外层Fe_2O_3与次外层Fe_3O_4间出现很大的裂隙,Fe_2O_3层容易剥落.同时探讨了9Cr-1Mo钢在含水蒸汽气氛中的氧化机制.     

四硼酸钠浓度对6061铝合金微弧氧化涂层结构及性能的影响

采用以四硼酸钠(Na_2B_4O_7·10H_2O)为主的电解液对铝合金微弧氧化可提高膜层的硬度等,但未见系统研究四硼酸钠浓度对微弧氧化膜层结构和性能影响的报道。采用恒电压模式在四硼酸钠碱性溶液中对6061铝合金进行微弧氧化,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对氧化陶瓷层的组织结构进行分析,并考察了四硼酸钠浓度对氧化涂层显微组织、硬度、耐磨和耐蚀性能的影响。结果表明:制备的氧化层由疏松层和致密层组成,其中致密层占总膜厚度的75%以上,且与基体材料形成冶金结合;氧化膜层中出现了γ-Al_2O_3和α-Al_2O_3两相,其中γ-Al_2O_3相较多,γ-Al_2O_3和α-Al_2O_3两相的晶化程度不随着电解液里四硼酸钠浓度的变化而变化;氧化膜层具有高的显微硬度和低的表面粗糙度,二者不随电解液四硼酸钠浓度的变化而变化;微弧氧化后6061铝合金耐磨性和耐蚀性提高。     

Ni-Cr-Co-Mo-W-Ta-Al合金在900℃和1000℃的高温氧化行为

采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)及能谱(EDAX)等方法,研究了Ni-4.66Cr-5.87Co-7.54Mo-2.90W-4.97Ta-6.32Al合金在900℃和1000℃的高温氧化行为。结果表明,合金氧化动力学曲线遵循氧化初期氧化增重速率较快,氧化期间氧化动力学曲线呈波浪式变化,且呈现氧化温度越高波浪式越明显的特征;氧化300h后合金表面氧化物膜分为2层,外层氧化物为NiO、Ni_2Cr_2O_4、Ni_2CoO_4和CoTa_2O_6,分布在外层的CoTa_2O_6抑制基体中元素Al向外扩散,形成内层氧化物Al_2O_3。在氧化期间,合金内部生成了内氮化物AlN,且在合金内部AlN与Al_2O_3成规律性分布,与外氧化膜相邻的为元素Al的内氧化物Al_2O_3区域,远离外氧化膜的基体内部为元素Al的内氮化物AlN区域,随氧化温度升高,内氧化区和内氮化区的深度增加,内氧化物和内氮化物的尺寸增大。     

NiAl-28Cr-5.94Mo-0.05Hf-0.01Ho定向共晶合金的高温氧化行为

在900-1150℃氧化的NiAl-28Cr-5.94Mo-0.05Hf-0.01Ho定向共晶合金,在其表面生成了连续的Al_2O_3氧化膜,具有良好的抗氧化性能。定向凝固工艺使合金的组织细化并提高了Cr(Mo)相中Al元素的含量,以及加入微量稀土元素Ho,都有利于生成Al_2O_3氧化膜。在NiAl-28Cr 5.94Mo-0.05Hf-0.01Ho定向共晶合金的氧化过程中表面氧化膜发生相变θ-Al_2O_3→α-Al_2O_3,导致其1000℃氧化质量增加出现反常。     

稀土元素和镁对扩散涂层保护性能的影响

合金抗燃气腐蚀性能主要是由在氧化过程中形成氧化膜的防护性能决定的。目前的热强性和热稳定性的镍基合金以及经渗铝和渗铝铬合金上的氧化膜是由铝、铬、镍的氧化物和NiAl_2O_4和NiCr_2O_4尖晶石组成[1—3]。铝、铬和镍的氧化物的强度、蠕变、塑性和其他性能与它的形成温度有关[8],并能够在与其它氧化膜相互作用时发生变化。因此,研究氧化物保护前景是十分重要的(表1)。例如,当铬的氧化物与镧和铈的氧化物相互作用时形成难熔的尖晶石LaCrO_3和CeCrO_3,它们有较高的机械性能。     

混合稀土和Ce对Ni_3Al合金氧化行为和力学性能的影响

本文研究了不同含量混合 RE 和 Ce 对 Ni_3Al-B 和 Ni_3Al-B-Cr-Zr 合金在1050℃,0.1MPa 下氧化行为的影响,以及混合 RE 对 Ni_3Al-B-Cr-Zr 合金不同温度下瞬时拉伸性能的影响。结果表明,合金中加入少量的稀土元素,促进 Al_2O_3形核,加速致密氧化膜形成,提高合金的抗氧化性。混合 RE 以固溶方式进入氧化膜,细化 NiO 和 Al_2O_3晶粒,增加塑性,不易剥落。少量 Ce 加入 Ni_3Al-B-Cr-Zr 合金,有利于形成细小密集“树根状”氧化物,使氧化膜紧密粘附在基体金属表面。加入0.1%RE 使Ni_3Al-B-Cr-Zr 合金低温抗张强度升高,对塑性影响不大,但对高温强度和塑性有害。     

炮钢表面的抗高温氧化性能研究

为了研究炮钢表面抗高温氧化性能,针对某型火炮身管材料PCr Ni3Mo钢进行了500,600,700℃、10 h恒温氧化试验,考察了其氧化动力学性能,利用纳米压痕仪测试了炮钢在不同氧化温度下的硬度与弹性模量,采用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)测试分析了不同氧化温度下的表面形貌和物相组成。结果表明:炮钢在空气中500℃氧化10 h后表面形成Fe_3O_4和Fe_2O_32种氧化物,600,700℃氧化10 h后表面形成Fe O、Fe_3O_4和Fe_2O_33种氧化物,其中700℃时表面氧化膜出现大量分层和剥落。     

1Cr18Ni9Ti不锈钢表面Al_2O_3阻氚涂层磁控溅射-微弧氧化法制备技术研究

采用磁控溅射技术在1Cr18Ni8Ti不锈钢表面制备出铝镀层,并对其进行微弧氧化处理,获得了氧化铝阻氚涂层。采用XRD,SEM表征涂层的结构和形貌。结果表明,磁控溅射制备的铝镀层非常致密,微弧氧化得到的氧化铝涂层由外层的疏松层和内层的致密层组成,微弧区瞬间高温烧结作用使微弧氧化膜具有晶态氧化物陶瓷相结构。氧化铝涂层由α-Al_2O_3相和γ-Al_2O_3相组成,冷却速率大,外层形成γ-Al_2O_3相,由于外层γ-Al_2O_3包覆和热扩散阻挡作用,内层的氧化铝冷却速度小,生成稳态相α-Al_2O_3的含量增加,随着涂层厚度增加,α-Al_2O_3相含量提高。     

涂覆Na_2SO_4-25%NaCl盐膜的Super304H的热腐蚀行为

应用增重分析法研究涂有Na_2SO_4-25%NaCl盐膜的Super304H在650,750℃空气中的腐蚀动力学曲线,采用XRD,SEM(EDS)和EPMA对腐蚀产物、腐蚀截面形貌和元素分布进行分析。结果表明:涂覆Na_2SO_4-25%NaCl盐膜的合金在650,750℃的腐蚀动力学曲线均呈"抛物线"趋势;合金表面形成了含CuFe_2O_4的富Fe氧化物(外层)与富Cr_2O_3(内层)组成的双层氧化膜以及含有孔隙的贫Cr、富Ni的腐蚀影响区;提高腐蚀温度或延长腐蚀时间均可以导致氧化膜与基体分离甚至剥落,腐蚀影响区孔隙密度增大,裂纹向基体延伸。分析认为:腐蚀初期合金发生选择性氧化,形成多层氧化膜;复合盐的熔融破坏氧化膜的完整性,加速氧化、氯化以及硫化的交互作用,导致内硫化和内氧化。     

一种新型Ni-Fe-Cr基合金在模拟锅炉烟气中的腐蚀行为研究

应用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪等分析方法研究一种新型Ni-Fe-Cr基高温合金在700℃/750℃煤灰/烟气中的腐蚀行为。结果表明:750℃的腐蚀速率明显高于700℃,其腐蚀层的厚度由700℃的3μm增加到20μm。腐蚀1 000h后,SEM观察到Ni-Fe-Cr高温合金在700℃下表面有少量"瘤状"凸起产物,XRD结合EDS表明其腐蚀产物由表向里依次是结构疏松的NiO、Fe_2O_3和Fe3O4,内层为相对致密的Cr_2O_3、Al_2O_3和TiO2,基体和腐蚀层界面靠近基体一侧是多孔的硫化物。提高腐蚀温度到750℃表面出现更多凸起,并且出现了破裂。Cr_2O_3保护性氧化膜局部开裂或者剥落而形成"瘤状"凸起产物。氧化膜生长过程中的内应力以及温度降低产生的热应力共同作用,导致氧化膜开裂甚至与基体剥离。温度升高同样加剧熔融盐破坏氧化膜从而加快腐蚀进程。     

多巴胺接枝的GO-Al_2O_3膜对Na~+/Mg~(2+)的分离性能

以Al_2O_3管式膜为载体,采用简单的浸浆法制备氧化石墨烯-三氧化二铝(GO-Al_2O_3)复合膜,考察了用多巴胺接枝和未接枝的GO-Al_2O_3膜对纯水渗透性能和一二价离子截留性能的影响.结果表明,GO成功地涂覆在Al_2O_3管式膜表面.用多巴胺接枝的GO-Al_2O_3膜的纯水通量为330L/(m2·h·MPa),比未用多巴胺接枝的GO-Al_2O_3膜下降了45%,相比于Al_2O_3膜降低了83%.在压力为0.3MPa,盐溶液浓度为10mmol/L,膜面流速为1.3m/s的条件下,Al_2O_3管式膜对4种无机盐均无截留性能;多巴胺接枝GO-Al_2O_3膜和GO-Al_2O_3膜对4种盐的截留顺序为R(Na2SO4)R(NaCl)R(MgSO4)R(MgCl2),并且多巴胺接枝GO-Al_2O_3膜对4种盐的截留率,相比于GO-Al_2O_3膜,有了明显的提高.     

12Cr2MoWVTiB钢高温再热器管氧化膜的特征

电厂的12Cr2MoWVTiB钢高温再热器管实际运行中易出现氧化失效,为了对其实施有效的监督,采用扫描电镜、电子探针和X射线衍射对高温高压水蒸气下运行5.0×10~4h形成的氧化膜形貌、结构、成分及物相进行了分析.结果表明:氧化膜蒸汽侧形貌呈丘状或蘑菇云状,氧化膜基体侧呈方解石状,氧化膜横断面呈石状;氧化膜结构明显分为3层,外层、中间层和内层氧化膜均由粗大的柱状晶构成,各柱状晶层间有大量孔洞,而内层氧化膜与基体结合处氧化膜晶粒为细小等轴晶;O元素含量从外层氧化膜到靠近基体处,存在正的浓度梯度分布,而Fe,Cr,Mo元素含量存在负的浓度梯度分布,Cr,Mo元素在紧靠基体的氧化膜侧产生富集,含量均高于钢基体中的含量;氧化膜物相为Fe_3O_4和FeCr_2O_4.     

溅射Ni11Co26Cr6Al0.5Y涂层对镍基合金在1000 ℃氧化行为的影响

通过对有/无Ni11Co26Cr6Al0.5Y涂层镍基合金在1000℃进行氧化动力学曲线测定,及组织结构观察,研究了Ni11Co26Cr6Al0.5Y涂层对镍基合金高温氧化行为的影响。结果表明:高温氧化期间,合金发生外氧化和内氧化,外氧化层由NiO、NiCrO_4、CoWO_4构成,中间氧化物由TiO_2、Al_2O_3、NiWO_4构成,中间层氧化物层抑制了基体中Al元素向外扩散,形成平直连续的Al_2O_3内氧化物层;合金氧化动力学曲线呈现起伏波动的特征。镍基合金经溅射Ni11Co26Cr6Al0.5Y涂层,可有效改善合金的抗氧化性能;涂层的氧化动力学曲线仅在氧化初期有轻微增重而后趋于平稳,遵循抛物线规律,其形成的Al_2O_3氧化膜未发生明显剥落,仅在涂层内及近涂层/基体界面区域存在少量Al_2O_3内氧化物。