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。     

0Cr18Ni10Ti不锈钢热浸镀铝及高温扩散后的高温氧化行为

为提高0Cr18Ni10Ti不锈钢的抗高温氧化能力,采用熔剂法在0Cr18Ni10Ti不锈钢表面制备热浸镀铝层,并经950℃、2 h高温扩散。采用SEM、EDS对热浸镀铝高温扩散试样及不锈钢试样900℃氧化不同时间的表面、截面进行了形貌观察及成分分析。结果表明:镀铝高温扩散试样的氧化动力学曲线较平缓且氧化增重较小;0Cr18Ni10Ti不锈钢经900℃、100 h氧化后表面主要由Fe2O3组成,氧沿晶界向内扩散产生内氧化;镀铝高温扩散试样900℃氧化期间,表面主要由Al2O3氧化膜组成,有效地阻止了合金元素与氧的互扩散,Ni元素在Fe Al层与Al固溶层富集阻碍了Fe Al合金层Al向基体扩散,使镀铝高温扩散试样Fe Al合金层经900℃、100 h氧化后Al元素贫化量较少。镀铝高温扩散试样900℃、100 h下的抗氧化性能优于0Cr18Ni10Ti不锈钢。     

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。     

GH3535合金在700℃和900℃的氧化行为

用热重法研究了GH3535合金在700,900℃空气中的恒温和循环氧化行为。结果表明,GH3535合金的抗氧化性能取决于氧化温度和氧化方式。在恒温氧化条件下,GH3535合金具有较高的高温抗氧化性能;在循环氧化条件下其氧化性能恶化,在900℃氧化时出现加速氧化现象,氧化皮脱落严重。X射线衍射与能谱分析表明,GH3535合金在700℃和900℃恒温氧化500 h的氧化膜由Cr2O3,Mn O2,以及尖晶石Ni Mn2O4,Ni2Si O4和Fe Cr2O4组成,在700℃循环氧化产物中出现了Mo O2,Ni Fe2O4,Ni Cr2O4,而在900℃氧化产物中出现了Ni Mo O4。保护性氧化层的开裂和剥落及大量Mo元素持续参与氧化,是造成GH3535合金循环氧化性能恶化的主要原因。     

Cr、Al对低膨胀Thermo-Span高温合金热腐蚀行为的影响

采用扫描电镜(SME)观测和能谱分析(EDAX)方法研究了改型低膨胀Thermo-Span合金650℃的腐蚀行为,并与标准合金进行了对比。结果表明,合金表面腐蚀产物主要为氧化物和硫化物。合金热腐蚀膜由三层组成,外层主要由Fe、Co和Cr的氧化物组成,改型合金表层还有少量Al和Co的氧化物;次表层为Al、Cr、Ni等元素组成的氧化物;硫化物主要为Ni、Co的硫化物,标准合金硫化物层较厚,而改型合金的硫化物层较薄。改型合金中致密的Al氧化物富积在次表层中,阻止了合金元素的向外扩散和O、S元素的向内扩散,降低了合金的腐蚀速率,提高了合金的耐腐蚀性能。     

粉末冶金Ag-Cr合金在纯氧气中的氧化

研究了粉末冶金Ag-35Cr(PM Ag 35Cr)和Ag-69Cr(PM Ag-69Cr)合金在700～800℃及0.1 MPa纯氧气中的氧化.PM Ag 35Cr合金在700～800℃纯氧气中氧化形成了复杂的氧化膜,包括Cr2O3、复合氧化物AgCrO2及其下面铬的内氧化区.PM Ag-69Cr合金形成了双层氧化膜,外层为复合氧化物AgCrO2,内层为Cr2O3,铬的内氧化被完全抑制.PM Ag-Cr合金在氧化过程中,铬向外的扩散受到合金中的两相及铬粒子颗粒较粗大等因素的限制,致使铬含量高达69%(质量分数,下同)时,合金氧化后也没有形成单一的Cr2O3外氧化膜.合金内氧化引起的体积膨胀导致在内氧化区出现压应力,使得PM Ag-35Cr合金氧化膜最外层出现了纯银.     

铬、铝、硅对铁基高温合金抗氧化性能的影响

采用正交设计的实验方法探讨了铬、铝、硅元素含量对铁基高温合金抗氧化性的影响规律。为获得稳定的抗氧化能力,上述各元素的含量应分别高于17%Cr,4%Al,1.5%Si。结果表明:当三元素同原子比时对铁基高温合金抗氧化性的影响次序为Si最大,Al次之,Cr最小。结构平坦、组织致密、颗粒细小均匀的氧化膜抗氧化性较好,反之较差。当氧化膜由Cr2O3,Al2O3,SiO2,Fe(Ni)Cr2O4多种氧化物组成复合氧化膜时于1250℃表现为强抗氧化性,当缺少Al2O3或SiO2时表现为弱抗氧化性。     

渗铝涂层对Cr20Ni80电热合金丝抗氧化性能的影响

为提高电热合金丝的抗高温氧化性能,采用固体粉末包埋法在Cr20Ni80电热合金丝表面制备渗铝涂层,通过高电阻电热合金快速寿命装置对渗铝试样在恒温1 000℃下进行高温氧化试验、在恒温1 200℃下进行快速寿命测试并拟合电阻随时间的变化曲线,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和热重分析仪(TGA)研究了渗铝涂层结构、氧化膜形貌、氧化膜相组成以及渗铝试样氧化动力学.结果 表明:渗铝试样快速寿命相较于未渗铝试样提高了7.62％.渗铝涂层为双层结构,内外层厚度约为5岬和40 μm.渗铝试样氧化动力学曲线基本符合抛物线规律.氧化膜分为3层:最外层为Al2 O3与微量NiO;次外层为NiAl及少量Al2O3、NiO;最内层是富Cr层和Cr2O3,并存在少量不连续分布的SiO2.氧化初期,渗铝试样迅速在表面形成了一层均匀致密的Al2O3保护性氧化膜,有效地改善了Cr20Ni80电热合金丝抗氧化性能.     

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。     

新型Cr19Ni28Ti合金空气中高温氧化的研究

利用增重法研究了新型Cr19Ni28Ti合金在700、800和900℃空气中的高温氧化行为,绘制了高温氧化动力学增重曲线,并利用XRD、SEM和EDS对氧化膜进行了表征。结果表明,700、800和900℃氧化增重分别为0.07、0.1和0.45mg/cm2,具有良好的抗氧化性;高温氧化动力学曲线符合抛物线规律。700℃氧化100h的氧化膜主要由Mn1.5Cr1.5O4、Fe(Ni)Cr2O4和Cr2O3组成;800℃氧化后增加了产物Fe2.95-Si0.05O4;900℃氧化Ti已经开始向金属表面扩散,并与氧发生反应,生成了TiO2。     

Fe-1Cr-0.2Si钢的高温氧化行为

为了明确三元系Fe-1Cr-0.2Si钢的高温氧化行为,采用管式电阻炉开展了空气条件下Fe-1Cr-0.2Si钢在900℃、1 000℃和1 100℃下氧化30 min的实验。结果表明:900℃时氧化铁皮由两层组成,外层为Fe_3O_4层,内层为FeO、FeCr_2O_4和Fe_2SiO_4的混合层。在1 000℃和1 100℃时,氧化铁皮层最外层为Fe_2O_3层,中间层为Fe_3O_4层和内部独立的FeO层,内层为FeCr_2O_4和含Si氧化物的混合层。在三个氧化温度下,Fe-1Cr-0.2Si整体的氧化铁皮结构分为两层:外层Fe的氧化物是以阳离子向外扩散为主生成,内层Cr和Si的氧化物是以O离子向内扩散为主产生。FeO层的厚度随着温度的升高逐渐增大。Cr和Si元素富集层厚度比例随着温度的升高而减小,但Cr和Si在混合层中的富集程度有所增加。经高温氧化后没有发现Cr和Si的复合氧化物,但Cr和Si的富集区没有出现明显的分层。     

EB—PVD制备微晶Ni-11．5Cr-4．5Co-0．5Al合金薄板800℃氧化行为研究

对EB—PVD制备微晶Ni-11．5Cr-4．5Co-0．5Al合金薄板在800℃空气中氧化行为进行研究，采用SEM对氧化试样的表面和截面形貌进行研究，小角XRD和EDAX对其相和成分分布进行分析。氧化物主要由NiO，Ni（Al，Cr）2O4和Cr2O3组成，在长时间氧化后在氧化物和基体界面出现Al2O3内氧化层；细晶Ni-11．5Cr-4．5Co-0．5Al合金氧化动力学符合立方规律而非抛物线规律；与粗晶材料相比，细晶材料氧化产物晶粒细小，其高密度的晶界成为短路扩散的途径。     

Fe-Cr合金预氧化后涂覆KCl盐膜的热腐蚀行为

为开发新型耐高温氯化腐蚀合金及防护涂层,对比研究了750 ℃下Fe-20%Cr(质量分数)合金直接涂KCl和预氧化后再涂KCl盐膜条件下的热腐蚀行为.采用XRD及EPMA对其现象进行分析,结果表明:预氧化生成的初始Cr2O3层对Fe-20%Cr合金在KCl盐膜下的热腐蚀有一定的保护作用,表现为降低腐蚀速率,减轻腐蚀对基体的破坏并维持氧化膜的完整性;Fe-20%Cr在750℃KCl盐膜下的腐蚀产物主要是Fe2O3,Cr2O3以及少量K2Fe2O4和K2Cr2O7等复杂氧化物,其中Fe2O3分布在氧化膜外层,而Cr2O3集中于靠近氧化膜/基体界面的氧化膜内侧.用热力学理论解释了这种氧化膜的形成原因.     

NiCoCrAlY(Si)梯度涂层对Ni3Al基单晶合金IC6SX抗氧化性能的影响

采用超音速火焰喷涂的方法在Ni3Al基单晶合金IC6SX上涂覆了NiCoCrAlYSi/NiCoCrAlY梯度涂层,研究了涂层对IC6SX合金1100℃抗氧化性能的影响.利用扫描电镜、X射线衍射等手段观察了氧化试样的微观结构,分析了氧化产物的成分及涂层氧化前后的相组成变化.结果表明:涂层表面形成了致密的氧化膜,氧化膜由内外两层组成,内层主要由Al2O3组成,外层主要由NiAl2O4及少量的Cr2O3组成;涂层有效地控制了Mo元素的扩散氧化,对IC6SX合金的抗氧化性能有明显改善.     

NiCoCrAIY（Si）梯度涂层对Ni3Al基单晶合金IC6SX抗氧化性能的影响

采用超音速火焰喷涂的方法在Ni3Al基单晶合金IC6SX上涂覆了NiCoCrAlYSi／NiCoCrAlY梯度涂层,研究了涂层对IC6SX合金1100℃抗氧化性能的影响。利用扫描电镜、X射线衍射等手段观察了氧化试样的微观结构,分析了氧化产物的成分及涂层氧化前后的相组成变化。结果表明：涂层表面形成了致密的氧化膜,氧化膜由内外两层组成,内层主要由Al2O3组成,外层主要由NiAl2O4及少量的Cr2O3组成;涂层有效地控制了Mo元素的扩散氧化,对IC6SX合金的抗氧化性能有明显改善。     

镍基单晶合金高温氧化的动力学特征

通过对镍基单晶合金高温氧化后的组织结构观察和内氧化层深与循环氧化质量变化动力学曲线的测定，研究了合金的高温氧化特性，结果表明：在大气环境条件下，无保护涂层合金发生明显的氧化和内氧化；在近异形大颗粒内氧化物处于现贫Al区，使区内γ′强化相消失，内氧化层的深度随时间的变化服从抛物线规律。外加拉伸应力使内氧化加剧，在循环氧化初期，由于形成以Al为主的氧化膜易剥落，质量变化动力学曲线表现出较快的减重趋势，合金在20－80h的循环变化期间，在1040℃和1070℃分别呈较缓的增，减重趋势。     

一种新型高温合金在900和1 100 ℃下200 h的氧化行为

涡轮叶片工作温度的不断提高，使得制备叶片的镍基单晶高温合金的合金化程度越来越高，而涡轮叶片在高温下的氧化行为影响着叶片的工作寿命.为此，本文以一种新型镍基高温合金为研究对象，利用氧化动力学曲线、X射线衍射分析，扫描电镜和能谱仪研究其在900和1 100 ℃下200 h的高温氧化行，并探究新型合金的氧化机理.研究发现：新型合金在900 ℃氧化时，表面氧化膜未发生剥落，动力学曲线遵循抛物线规律；在1 100 ℃氧化时，合金增重迅速且表面氧化膜剥落严重，新型合金内部出现了多层不连续的Al₂O₃内氧化层.研究结果表明：900 ℃时，新型合金中Cr含量降低的同时没有增加Re和Ta等活性元素，导致新型合金不能在氧化初期通过选择性氧化迅速形成保护性Cr₂O₃氧化膜，因此，增重迅速；1 100 ℃时，由于外氧化层的碎裂剥落，合金内部氧通量再次升高，已生成的Al₂O₃保护性氧化膜被消耗突破，合金进一步氧化，直到氧通量随着氧化的进行再次降低至适合Al₂O₃保护性氧化膜生成为止.     

Ni-Cr-Ta-Al-Co-Mo合金在900℃和1000℃的恒温氧化行为

用热重分析法测定了氧化动力学曲线,并采用XRD和SEM（EDAX）等手段,研究了Ni12.59Cr6.74Ta4.04A15.16Co1.35Mo6.29W合金在900℃和1000℃的高温氧化行为。结果表明,在氧化初期合金的氧化质量增加较快,随着氧化时间的延长质量增加的速率逐渐降低,其氧化动力学曲线符合抛物线规律。在9...     

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。     

Ti-Nb-Si基超高温合金Si-Cr共渗涂层在1250℃的氧化行为

利用包埋共渗法在Ti-Nb-Si基超高温合金表面制备了Si-Cr共渗涂层,共渗温度为1350℃,时间为10h。将Si-Cr共渗后的试样在1250℃下分别氧化5,10,20,50h和100h。利用SEM,EDS和XRD等分析方法研究了涂层及氧化后氧化膜的结构、元素分布及相组成。结果表明,氧化前Si-Cr共渗涂层分为4层:最外层为(Ti,X)5Si3(X代表Nb,Hf和Cr元素)和(Nb1.95Cr1.05)Cr2Si3,次外层为(Ti,X)5Si3,中间层为(Ti,X)5Si4,过渡层为(Ti,X)5Si3。涂层试样在1250℃氧化后形成的氧化膜分为两层:外层为(Ti,Nb,Cr)O2,下层为SiO2。未加涂层的试样在1250℃氧化遵循直线规律。加涂层的试样在1250℃氧化遵循分段抛物线规律,5~20h内为y=15.81+3.92t1/2,20~100h内为y=-82.71+27.12t1/2。在20~100h内氧化的抛物线速率常数比5~20h内氧化的大约高1个数量级。具有高Cr含量的外层比中间层及过渡层具有较好的抗氧化性。