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.     

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。     

PS45/CuAl8伪合金复合涂层高温循环氧化行为

采用超音速活性电弧喷涂技术在Q235钢基体表面制备PS45/CuAl8伪合金复合涂层,将该涂层在600℃和800℃进行循环氧化,采用XRD、SEM和精密天不等手段对涂层的显微结构进行表征,研究了涂层的循环氧化性能。结果表明:PS45/CuAl8伪合金复合涂层主要由Al_2O_3、Cr_2O_3、α-Cu和γ-Ni固溶体组成,组织致密,颗粒成扁平状且扁平化程度高、分布均匀。经高温循环氧化后在涂层表面形成了一层致密的Al_2O_3+Cr_2O_3+Ni(Al,Cr)_2O_4薄膜,避免了Al_2O_3薄膜的剥落,从而降低了涂层氧化速率,提高了基体的抗高温循环氧化性能。     

燃煤电厂锅炉防护用新型高铬镍基合金涂层抗氧化、硫化及热腐蚀性能和机理研究

在锅炉防护用涂层材料的研制及其抗高温腐蚀性能和机理的研究方面作了一些探索性的工作。在国内首次设计并研制成功铬含量在40wt％以上的新型高铬镍基合金,并将其制备成可供电弧喷涂用的丝材。 采用电弧喷涂技术制备出新型高铬镍基合金涂层。对其抗高温氧化、抗H_2S、SO_2腐蚀以及抗热腐蚀的性能和机理进行了系统研究,得到如下结论:(1)在大气环境下,较高的Cr含量使涂层发生了选择氧化,在表面形成了连续的Cr_2O_3氧化膜,它对元素的扩散可起到有效的抑制作用。(2)在SO_2/O_2(1:4)气氛下,涂层表现出优秀的抗硫氧化物腐蚀性能。发现Cr在涂层中所起的作用为:①形成Cr_2O_3保护层以抑制元素的扩散;②捕获Ni_3S_2中的S,从而减少了低熔点共晶体Ni-Ni_3S_2的出现。(3)在H_2S(10％)气氛下,涂层表现出优异的抗硫化腐蚀性能。发现Cr元素对镍基合金抗高温硫化性能的提高是通过在腐蚀产物内层形成富铬区(Cr以硫化物的形式存在)来实现的,该富铬层的存在应能起到抑制涂层未腐蚀部分金属元素向外扩散和腐蚀介质向内侵入的作用。(4)在Na_2SO_4/K_2SO_4(7:3)盐膜作用下,涂层表现出优异的抗热腐蚀性能。较高的Cr含量使得该高铬镍基合金涂层位于表面Ni的硫化物下面的部分发生了选择氧化,形成了连续的Cr_2O_3氧化膜,从而有效地     

镍基高温合金表面激光熔覆CoCrAlYSiHf_x涂层组织性能分析

选择激光熔覆技术在GH586镍基高温合金表面上制得了不同Hf含量的CoCrAlYSiHf涂层,并对涂层微观组织形态与涂层耐高温性能进行实验测试分析。研究结果表明:采用激光熔覆方法得到的涂层表面上形成了许多网状组织,在未添加Hf涂层的晶界部位产生了许多孔隙结构;在Hf含量0.1和0.3涂层内形成了更多的孔隙,同时沿晶区域产生了众多显微裂纹。在涂层的表面形成了许多具有致密结构的Cr_2O_3膜。涂层经过100h高温氧化处理依然由致密Cr_2O_3膜组成。未添加Hf涂层表面生成了约6μm厚的致密氧化膜,并且沿晶界处发生了一定成对内氧化。当Hf含量0.1和0.3涂层经过100 h高温氧化之后,其表面生成了厚度约12μm的氧化膜并含有较多孔隙。     

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。     

电弧离子镀NiCrAlY和NiCoCrAlYHfSi涂层抗高温氧化性能

采用电弧离子镀技术在镍基高温合金DZ22B表面包覆一层NiCrAlY和NiCoCrAlYHfSi涂层,对比了两种涂层的微观形貌、结构和抗高温氧化性能,并讨论了不同活性元素在氧化中的作用。结果表明:NiCrAlY涂层主要由γ′-Ni3Al/γ-Ni、β-NiAl和α-Cr相组成,而NiCoCrAlYHfSi除上述组成外还形成了NiCoCr合金相,两种涂层热处理期间均发生β-NiAl向γ′-Ni_3Al的转变过程。NiCrAlY和NiCoCrAlYHfSi涂层1 050℃恒温氧化200h的平均氧化速率分别为0.072 3g/(m~2·h)和0.052 7g/(m~2·h)。NiCrAlY氧化初期直接形成α-Al_2O_3、NiCr_2O_4和Cr_2O_3,随后出现裂纹、孔洞等缺陷,氧化物沿孔洞向涂层内部延伸,同时由于基材中的Ti元素发生外扩散,涂层中还形成了TiO_2。NiCoCrAlYHfSi氧化初期形成了亚稳态的θ-Al_2O_3,随后慢慢转变为α-Al_2O_3,氧化物层比NiCrAlY均匀致密,抗高温氧化性能更优异。     

Cr5Mo锅炉钢电脉冲沉积铝涂层的氧化行为

研制了新型高能高频电脉冲沉积（ＥＰＤ）设备,并用此设备在Ｃｒ５Ｍｏ锅炉钢表面获得了质量较好的铝涂层。静态空气中恒温氧化试验表明,沉积的铝涂层在５００℃,６００℃和８００℃极大地提高了Ｃｒ５Ｍｏ钢的抗高温氧化性能和氧化层剥落性能,随着温度的提高,铝涂层的保护性能有所下降。氧化性能提高的原因是涂层表面形成了以铝氧化物为主的氧化层,铝涂层及涂层表面形成的氧化层阻碍了基体中铁向外的扩散和铁的氧化物的快速生     

CoO和Cr_2O_3复合掺杂对金属陶瓷的致密化及抗高温氧化性的影响

采用粉末冶金技术制备添加CoO和Cr_2O_3复合掺杂剂的17Ni/(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷,使用XRD、SEM等检测分析了不同含量、不同比例的复合掺杂剂对金属陶瓷材料的物相组成、组织形貌、烧结致密化和抗高温氧化性的影响。结果表明:CoO和Cr_2O_3复合掺杂后固溶到陶瓷基体相NiFe_2O_4晶格中促进了烧结致密化;CoO和Cr_2O_3复合掺杂有利于生成致密氧化层,有效抑制了氧气向材料内部侵蚀和金属Ni向外迁徙,提高了试样的抗高温氧化性能;当CoO和Cr_2O_3复合掺杂量为1%(质量分数)(m(CoO):m(Cr_2O_3)=2:1)时,抗高温氧化性最好,单位面积氧化增重量比未掺杂的试样降低了56.28%。     

K4104镍基高温合金Al-Si涂层高温氧化过程中的元素扩散分析

采用无机盐料浆法在K4104镍基高温合金表面制备Al-Si涂层。依据GB/T13303-91《钢的抗氧化性能测定方法》标准,采用静态增重法对有涂层试样和无涂层试样进行了1000℃×200h抗高温氧化性能试验,并绘制了氧化动力学曲线。用带能谱扫描电镜对氧化膜的表面形貌和截面组织进行分析,研究有无涂层试样在高温氧化过程中的元素扩散。结果表明:Al-Si涂层和基体合金之间在高温氧化过程中的互扩散形成了厚度为120~140um的渗层。随着氧化时间的延长,外层铝含量逐渐降低,但仍能保持稳定的β-NiAl相。Si在扩散作用下形成内高外低的分布形式,形成的Cr3Si和富Si的M6C相有利于阻止涂层和基体元素之间的互扩散,降低化合物层的形成速度,体现了Al-Si涂层良好的抗高温氧化能力。     

低塑性加工对定向凝固镍基合金DZ125高温氧化性能的影响

本工作在常温下对定向凝固镍基高温合金DZ125进行表面低塑性加工(熨压),并研究其高温抗氧化性能。通过微观组织分析发现,DZ125经过低塑性加工后,表面层微观组织由原始柱状晶转变为纳米晶,平均晶粒尺寸约10 nm。研究DZ125在950℃时的恒温氧化性能发现,低塑性加工样品表面氧化物主要为氧化铝(Al_2O_3)。高温下Al_2O_3稳定性优于氧化铬(Cr_2O_3),对材料的高温抗氧化性能产生正面效应,获得的氧化膜相对致密且均匀,氧化动力学曲线呈现抛物线规律。通过EDS分析试样横截面,固溶态及低塑性加工态的DZ125出现了不同程度的内氧化,低塑性加工状态下,氧化层较厚且明显。     

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。     

THE OXIDATION OF ION PLATED Ni-Cr ALLOY FILM AT 300℃

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。     

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。     

高温耐磨钴/铬氧化物复合镀层

钴基上含有20～30%wt Cr_2O_3的复合镀层,300～700℃温度范围内,由于在空气中形成定向的Cr_2O_4层,展示出优异的抗粘着磨损性能。复合镀层在高温时比镍—碳化钛或镍磷—碳化硅复合镀层有更好的耐磨性。含有弥散粒子的钴镀层是使用硫酸或氨基磺酸盐镀槽,粒子直径为1～10微米的SiC、TiC、Cr_2C_2、Cr_2O_2、Al_2O_3、MoS_2或BN。在镀层中粒子的体积量,通过测量重量或用     

TC4合金表面Y改性铝化物涂层的组织及高温氧化性能

为提高TC4合金的抗高温氧化性能。采用在900,940和980℃扩散渗2 h的方法在TC4合金表面制备了Y改性的铝化物渗层,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪及能谱仪分析了渗层的结构及相组成,研究了渗层在1000℃时的抗氧化性能,讨论了其氧化机制。结果表明:不同温度所制备的渗层主要组成相均为Al_3Ti,此外在900℃制备渗层中含有少量的Al_(23)V_6,在940,980℃制备渗层中分别检测到了Al_2Ti_3及Al_2Ti相;渗剂中添加Y能够降低涂层的内应力,抑制渗层中裂纹的产生。940℃共渗2 h制备的Y改性Al化物渗层在1000℃氧化50 h后表面形成了致密的Al_2O_3氧化膜,显著的提高了TC4合金的抗高温氧化性能。     

水蒸气温度和流量对T91钢氧化行为的影响

研究了高温水蒸气的温度和流量对T91钢氧化行为的影响,阐述了氧化层的组织结构与氧化动力学之间的关系。结果表明:水蒸气氧化过程分为线性的初始快速氧化阶段和之后的抛物线慢速氧化阶段及线性的慢速氧化阶段。当水蒸气温度较高、流量较小时出现慢速氧化阶段。初始快速氧化阶段的氧化速率随水蒸气温度的升高而增大,但水蒸气流量对初始快速氧化阶段的氧化速率影响很小。初始快速氧化阶段单位面积增重最大值随水蒸气流量的增大而线性增大,且随温度升高而增速加快。随着水蒸气温度和流量的增加,T91钢最外层氧化层的形态发生明显改变,导致抗高温氧化性能显著下降。     

一种新型钴基高温合金在900℃熔融NaCl中的热腐蚀行为

采用浸盐法研究一种新型钴基高温合金在900℃熔融NaCl中的热腐蚀行为。结果表明:腐蚀初期合金发生选择性氧化,在表面生成Al_2O_3,Cr_2O_3和少量的TiO_2。随着腐蚀时间的延长,熔融NaCl开始侵蚀表面保护性Cr_2O_3和Al_2O_3,使腐蚀性介质与基体逐渐接触,加速合金腐蚀。随着腐蚀的进行,合金内腐蚀层生成棒状Al_2O_3。由于基体中Al的消耗,棒状Al_2O_3周围易生成Co3W。Co3W与棒状Al_2O_3的相界面形成氧扩散的快速通道,导致80h后合金热腐蚀加剧。     

炮钢表面多弧离子镀两种Ti_xAl_(1-x)N薄膜的高温氧化性能

用多弧离子镀技术在炮钢表面沉积两种TixAl1-xN薄膜,薄膜在空气中850℃恒温氧化10h,采用XRD、SEM和EDS对薄膜微观结构进行分析,检测其恒温抗氧化性能。结果表明,Ti0.5Al0.5N薄膜的抗高温氧化性能明显优于Ti0.7Al0.3N薄膜。Ti0.7Al0.3N薄膜由于基体Fe元素扩散至薄膜表面,使其表面形成Fe2O3和Fe3O4氧化物,导致薄膜过早失效;而Ti0.5Al0.5N薄膜的表面形成致密且粘附性好的Al2O3和TiO2混合氧化物,表现出优良的抗高温氧化性,同时基体元素和薄膜元素的适度扩散能提高薄膜与基体的结合力。     

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。