微量稀土La改性6063铝合金及其氧化着色膜的研究

制备了含稀土La的6063铝合金,进行了阳极氧化和电解着色,并研究了氧化着色膜的耐腐蚀性能。结果表明:6063铝合金中添加微量稀土La能有效细化合金的晶粒,这与结晶时形核率增加以及晶粒长大速率的降低有关。当加入微量稀土La时,由于细晶强化作用和Mg2Si弥散强化作用使得挤压时效后的合金抗拉强度、塑性及硬度增加。在6063铝合金中,添加0.2wt%La是较为优化的参考含量,该含量条件下,6063铝合金氧化着色膜的膜基结合力及硬度最高。微量稀土La加入到6063铝合金中提高了基体阴极极化能力,氧化膜厚度和致密性增加,提高了氧化着色膜在Cl-溶液中的耐蚀性。     

离子注入Ce+的Ni20Cr合金在1050℃空气中氧化动力学特征

采用热重分析方法研究了Ni20Cr及经预氧化处理后的合金表面离子注入Ce+后在1050℃空气中的恒温氧化动力学及循环氧化行为.结果表明,离子注入对经预氧化处理后合金氧化行为的影响与合金表面直接注入的效应类似,可降低合金氧化速率和改善氧化膜粘附性.认为抗氧化性能的提高与Ce+改变氧化机制及降低氧化膜/合金界面处因阳离子向外扩散产生的空位数量有关.     

Cu-Mg合金抗氧化性能的研究

利用SEM、EPMA、SIMS和热重分析等不同测试手段,研究了3种不同Mg含量的铜合金经退火后在400～900℃的抗氧化性能.结果表明:在H2气氛下退火后,Cu-Mg合金表面生成了MgO氧化膜,合金中Mg的含量对氧化膜的形貌及随后的高温抗氧化能力有很大影响.3种Cu-Mg合金在高温下的氧化速率均遵循抛物线规律,且氧化速率随温度的升高而增加.当合金在400～700℃氧化时,w(Mg)=0.34%的合金由于退火后表面生成的氧化膜平滑、致密,阻碍了高温氧化时氧元素向合金内部的扩散,氧化速率最小.     

Sr和稀土对铝合金表面氧化膜保护效果的影响

通过X射线衍射、扫描电镜等方法分析了变质元素对A356铝合金表面氧化膜成分及形貌的影响。从添加元素对表面氧化膜致密性、完整性的影响角度出发，考察了Al—10RE中间合金、Sr处理对A356合金熔体氢含量的影响机制。试验结果表明：A356合金经过Al—10RE中间合金处理后，表面氧化膜中形成了大量La2O3与Al2O3的复合氧化物LaAl11O18这种复合氧化物使表面氧化膜更加致密，氧化膜表面非常平整，几乎看不到开裂的现象，有效地阻止了铝与水的反应。而加入Sr后，形成了SrO与Al2O3的复合氧化物SrAl2O4，这种复合氧化物使表面氧化膜致密性变差，氧化膜表面出现大量反复开裂的痕迹，使得新鲜的铝液不断的暴露于空气中，大大促进了铝与水的反应，使熔体氢含量大幅度增加。     

Ce-La-O体系相图热力学及应用(英文)

采用实验测量和热力学计算相结合的方法,系统研究Ce-La-O体系相图热力学和Ce-La合金的氧化反应过程。制备一系列不同成分的CeO2-LaO1.5混合物并对其进行X-射线衍射分析,获得了LaO1.5与CeO2在1273K时的相互固溶度;利用该研究测量以及文献报道的实验数据,优化了CeO2-LaO1.5体系相图;结合已有的Ce-O和La-O体系热力学描述,计算了Ce-La-O体系状态图并解释了Ce-La合金的氧化反应过程,发现只要La含量不超过80%,Ce-La合金被氧化后均形成CeO2为基的固溶体。     

Effect of Lanthanum on Oxidation Behavior of Ni-20Cr- 18W-1Mo Alloys at 1373 K for 100 h in Air

对有无La元素的Ni-20Cr-18W-1Mo基高温合金进行了1373 K/100 h的等温氧化试验,分别采用扫描电镜(SEM),X射线能谱(EDX)和X射线衍射(XRD)分析了氧化试样的氧化膜表面和截面形貌特征。结果表明,La元素的添加能够极大地提高基体和氧化膜之间的结合力,使得Ni-20Cr-18W-1Mo基高温合金在1373 K时的抗氧化性提高,相比于未添加La元素的Ni-20Cr-18W-1Mo基高温合金,添加La元素的高温合金具有更小的抛物线氧化速率常数κ"和较弱的氧化膜剥落,同时,形成的表面氧化膜更加致密纤细。     

La对Ni-20Cr-18W-1Mo基高温合金1373 K/100 h氧化行为的影响（英文）

对有无La元素的Ni-20Cr-18W-1Mo基高温合金进行了1373 K/100 h的等温氧化试验,分别采用扫描电镜(SEM),X射线能谱(EDX)和X射线衍射(XRD)分析了氧化试样的氧化膜表面和截面形貌特征。结果表明,La元素的添加能够极大地提高基体和氧化膜之间的结合力,使得Ni-20Cr-18W-1Mo基高温合金在1373 K时的抗氧化性提高,相比于未添加La元素的Ni-20Cr-18W-1Mo基高温合金,添加La元素的高温合金具有更小的抛物线氧化速率常数κ"和较弱的氧化膜剥落,同时,形成的表面氧化膜更加致密纤细。     

在碱性溶液中Cu-Ni合金镀层钝化膜的半导体性能研究

用电化学方法测量Cu-Ni合金镀层在1 mol/L的NaOH溶液中的Tafel、EIS和Mott-Schottky曲线,研究了镀层钝化膜的电化学性能,并借助点缺陷模型(PDM)计算了钝化膜的受主浓度、平带电位及阳离子空位扩散系数.结果表明:Cu-Ni合金镀层表面钝化膜具有p型半导体性质.受主浓度和平带电位随成膜电位的负移而增大.随着合金镀层Cu含量的增加,受主浓度和钝化膜阻抗减小,钝化膜耐蚀性降低.不同Cu含量的Cu-Ni合金镀层阳极氧化后的钝化膜阳离子空位扩散系数为10-14cm2/s.     

稀土元素Ce与Y对JG4246A合金高温氧化行为的影响

在第二代高温合金JG4246A中分别添加不同含量的稀土元素Ce和Y,得到含0.012Ce(质量分数,%,下同)、0.017Ce、0.034Y、0.061Y四种合金铸锭,研究了在1100℃下Ce与Y对合金高温抗氧化性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)及扫描电镜(SEM)分析了氧化膜的物相组成以及氧化表面的形貌。结果表明,JG4246A合金在1100℃空气中恒温氧化过程中,添加稀土元素可以减少合金的氧化质量增加,氧化动力学符合抛物线规律;相对于稀土元素Y,Ce对减缓JG4246A合金的高温氧化速率的作用更显著;稀土元素的添加没有改变氧化膜的表面形貌,但是生成的尖晶石型氧化物使氧化膜更加致密,能够抑制阳离子的向外扩散,降低氧化反应速率,从而提高高温抗氧化性能。     

晶粒尺寸对Cu—10Ni合金高温氧化行为的影响

研究了晶粒尺寸差异显著的两种Ｎｉ含量（质量分数,％,下同）为１０％的Ｃｕ基合金在８００～９００℃空气中的氧化．两种合金的氧化膜结构类似,外层由ＣｕＯ和内侧较厚的Ｃｕ２Ｏ组成,内层为多孔的分布着ＮｉＯ颗粒的Ｃｕ２Ｏ,并发生了Ｎｉ的内氧化．具有较小晶粒尺寸的合金内外氧化膜生长速率均高于粗晶合金．这种差异在于细晶合金中合金与氧化膜的晶粒尺寸降低后提供了更多的晶界短路扩散通道,从而增加了氧在合金中及氧与Ｃｕ在氧化膜中的有效扩散系数．     

还原性气氛中HCl和H2S导致Fe-Cr合金在700℃的加速失效

研究了Fe-8Cr,Fe-12Cr和Fe-18Cr合金在700℃含氯和两种硫含量还原性气氛中的腐蚀行为.气氛中H2S含量增加导致合金发生加速腐蚀,尤其造成Fe-18Cr合金表面氧化铬膜退化.合金的加速腐蚀与膜中生成的硫化物和氯化物密切相关.合金的腐蚀速率随其Cr含量的升高而降低.通过计算气氛中平衡时的氯势、氧势、硫势预测了合金与气氛可能发生的反应,并解释了腐蚀机制.     

稀土La对铁基耐蚀合金抗氧化性能的影响

通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等手段对不同La含量的铁基耐蚀合金850 ℃下的抗氧化性能进行了研究。结果表明,在850 ℃条件下,随着稀土La含量的增加,在一定程度上降低了合金的抗氧化性能,但氧化膜与基体的粘附性却得到了大大提高。La含量增加后,促进了氧的内扩散,使内氧化层呈树枝状深入合金基体,对氧化膜起到钉固作用。氧化膜主要由3个区域组成:外层是Fe₂O₃与CuO混合层,并含有少量CuFe₂O₄;中间层是以NiFe₂O₄为主的保护层,并含有少量的Fe₂O₃、NiO;内层则是以Fe₂O₃为主并含有少量NiO氧化物的内氧化区。     

Mg-1.0Ca合金微弧氧化膜在模拟体液中的腐蚀降解行为

在含植酸钠和碳酸钙的碱性溶液中,采用微弧氧化技术在Mg-1.0Ca合金表面制备钙磷盐涂层。采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析氧化膜的表面形貌、成分和相组成;通过析氢试验、表面观察法以及浸泡腐蚀失重法分析比较镁钙合金氧化前后在模拟体液中的腐蚀降解行为。结果表明:微弧氧化能显著降低Mg-1.0Ca合金的腐蚀降解速率;浸泡后氧化试样表面钙含量明显增加,表明氧化膜具有很好的生物活性。     

Pb-Ag-Nd合金在H_2SO_4溶液脉冲电流极化过程中的电化学行为（英文）

采用计时电位、SEM、XRD、EIS和Tafel等方法对比研究Pb-Ag-Nd合金在160 g/L H2SO4溶液中的脉冲电流极化和恒电流极化过程中的氧化膜和析氧行为。研究结果表明:脉冲电流极化的Pb-Ag-Nd合金表面的氧化膜孔洞更少,膜层更致密。这是由于在脉冲电流极化过程中的低电流阶段析氧反应更缓和,有利于多孔氧化膜的修复,因此低电流阶段可作为氧化膜的"修复期"。Pb-Ag-Nd阳极在脉冲电流极化过程中表现出更低的阳极电位,这与脉冲电流极化过程中阳极更小的传荷阻抗和高过电位区间更小的Tafel斜率相对应。更低的阳极电位可能与其氧化膜中更高的PbO2含量有关,因为PbO2可以促进析氧反应活性位点的生成。     

氯化物盐膜下Fe-Si合金加速腐蚀行为的研究

研究比较了Fe-10Si和Fe-22Si两种合金在600~700℃于ZnCl2-KCl盐膜下的氧化行为。结果表明,无盐膜下Fe-22Si合金表现出良好的抗氧化性能,而Fe-10Si合金表面生成了具有双层结构的氧化层,外层主要为Fe的氧化物,内层为Fe和Si混合氧化物。而在盐膜下两种合金均发生了加速腐蚀,表面生成了疏松多孔的腐蚀产物,并出现内腐蚀,尤其是Fe-22Si合金表面保护性膜发生退化。合金的腐蚀速率随Si含量的增加而降低,Fe-Si合金的加速腐蚀主要是由于金属表面保护膜与氯化物沉积盐发生反应所致,通过热力学相图预测了可能发生的腐蚀反应,并探讨了加速腐蚀机制以及Si的效应。     

表面涂少量氧化锰提高Ti47Al2Cr2Nb合金高温抗氧化性

研究了表面涂少量MnCl2对Ti47Al2Cr2Nb合金900℃恒温氧化行为的影响。涂少量MnCl2后合金的氧化速率降低了50%以上,氧化膜也由TiO2和Al2O3的混合物变为以Al2O3为主的氧化物。发生上述变化的原因可能在于氧化开始时合金中钛与Cl反应形成钛的亚稳态氯化物挥发掉,合金表面形成一层致密的氧化铝膜,阻碍合金中的Ti向外扩散氧化,因此提高了合金的高温氧化性能。     

预渗氢对Zr-4合金在360℃/LiOH水溶液中耐腐蚀性能的影响

核反应堆运行时,锆合金包壳的腐蚀和吸氢相伴发生,被锆合金吸收的氢不但会影响锆合金的力学性能,同时对锆合金的耐腐蚀性能也会产生一定的影响,其影响程度与合金成分和腐蚀条件密切相关。氢对Zr-4合金(Zr-1.3Sn-0.2Fe-0.1Cr,质量分数,%)在LiOH水溶液中的耐腐蚀性能影响机理尚不完全清楚。本工作开展了预渗氢对Zr-4合金在LiOH水溶液中耐腐蚀性能影响规律及其机理的研究。采用气相渗氢法或电解渗氢法对Zr-4合金样品进行渗氢,制备了低氢(20~120μg/g)和高氢(120~250μg/g)样品。将渗氢和未渗氢的样品同时放入高压釜中进行360℃/18.6MPa/0.01mol/LLiOH水溶液的腐蚀试验。采用高分辨扫描电子显微镜(HRSEM)观察氧化膜断口、内表面和外表面形貌;用卷曲法测量氧化膜内应力;采用二次离子质谱仪(SIMS)测定Zr-4样品氧化膜中Li+浓度沿深度方向的分布。研究结果表明:3种氢含量样品在LiOH水溶液中腐蚀时均发生明显的腐蚀转折,但样品中的氢含量越高,转折后的腐蚀速率越小,即耐腐蚀性能越好。与未渗氢样品相比,渗氢样品的氧化膜更加致密,氧化膜/金属(O/M)界面的起伏程度更小,氧化膜显微组织的演化更慢。渗氢样品氧化膜中的应力水平较低,且随氧化膜厚度增加应力下降的趋势更平缓,同时氧化膜中的Li+浓度更低,且沿氧化膜深度方向上Li+浓度下降得更快。这说明合金中的氢可抑制Li+在氧化膜中的扩散、降低氧化膜中的应力水平,延缓氧化膜中空位扩散凝聚形成孔隙、孔隙连通发展成为微裂纹的过程,从而提高了Zr-4合金的耐腐蚀性能。     

Fe-Al合金在KCI-ZnCl_2沉积盐作用下的加速腐蚀行为

研究了Fe-Al合金在500℃空气中ZnCl_2-KCl盐膜下的腐蚀行为。结果表明,与无盐膜氧化实验相比,合金在盐膜下发生了加速腐蚀,表面生成了疏松多孔的腐蚀产物,基体产生内腐蚀,其中Fe-25Al合金表面氧化铝膜甚至发生退化。合金加速腐蚀是由于腐蚀过程中氯化物沉积盐与合金表面的氧化膜反应产生氯所致。腐蚀随合金中Al含量的增加而减轻。基于热力学相图预测了合金在盐膜下可能发生的反应,并解释了合金发生加速腐蚀的机制。     

Fe-Cr-Mn合金在湿润环境中的氧化行为研究

研究比较了Fe-13Cr-xMn(x=0.5,1,2) 系列合金在干燥和湿润空气中800 ℃下的氧化行为。结果表明,在干燥气氛中合金表现出良好的抗氧化性能,当Mn含量低于1%时有助于合金表面生成阻碍Cr挥发的 (Mn,Cr)₃O₄尖晶石相;而当Mn含量达到2%,合金表面则会产生Mn₂O₃,从而影响合金的抗高温氧化性能。在含水蒸气气氛中,合金发生了失稳态氧化,表面生成了大量氧化物,合金的氧化速率随Mn含量的增大而减小,主要原因是Mn含量增加导致膜层中形成 (Mn,Cr)₃O₄尖晶石相,从而有效阻碍了水气环境中Cr的挥发,尤其Fe-13Cr-2Mn合金在氧化初期12 h内并没有发生加速腐蚀,Fe-Cr-Mn合金的加速氧化是由表面氧化铬膜与水蒸气发生反应所致。通过SEM,XRD等分析手段深入探讨了合金加速氧化机制以及Mn效应。     

锆合金氧化膜在真空退火过程中的氧扩散行为（英文）

针对已预腐蚀生成一定厚度氧化膜的Zr-Sn-Nb合金,研究了其在不同温度下进行真空热处理过程中的氧扩散动力学及亚稳相演变行为。结果表明,真空退火后氧化膜变薄,氧在氧化锆基体中的扩散增强,并计算了特定合金中氧的扩散系数。退火后微观化学分析表明亚稳相层厚度增加。固溶氧锆基体(Zr(O))层也明显增厚。针对该现象,讨论了对应氧扩散及亚稳相形成过程:该扩散极为可能是由ZrO_2和Zr(O)之间存在的氧含量梯度以及锆基体的高氧溶解度造成,受抑制的氧化速率将促进亚稳相的生长。在实际水腐蚀情况下,氧化及氧化膜向基体溶解过程应该是共存的。当氧化速率受限时,氧化膜向基体溶解作用将增强,有利于形成较厚的亚稳层。