中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 王雪敏上海交通大学 2008年博士导师: 姚寿山;曾小勤共160页

摘要 : 镁合金具有比重小、绿色环保等优点，日益成为汽车、航空航天以及电子消费品等领域的重要材料。但是，相对于许多合金，镁合会的高温氧化速度非常快、抗氧化性能差，是限制其更广泛应用的原因之一。因此，如何提高镁合金的高温抗氧化性能，特别是前期... 展开镁合金具有比重小、绿色环保等优点，日益成为汽车、航空航天以及电子消费品等领域的重要材料。但是，相对于许多合金，镁合会的高温氧化速度非常快、抗氧化性能差，是限制其更广泛应用的原因之一。因此，如何提高镁合金的高温抗氧化性能，特别是前期的抗氧化性能，深入分析相关的氧化机制就显得非常重要，也将越来越受到人们的重视。本文通过合金化和离子注入两种方法分别在纯镁中和AZ31镁合金中加入了多种稀土元素，并利用热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、俄歇电子能谱(AES)以及X射线光电子能谱(XPS)等分析手段，研究了稀土元素加入后对镁合金高温氧化性能的影响，建立了相应的热力学和动力学模型。本文还采用基于密度泛函的第一性原理方法探索了Y、Ta离子注入Mg晶格后产生的替代现象以及Mg3Nd合金的初期氧化机理。主要研究结果如下： 1、稀土镁合金在高温下的氧化行为氧化温度对MgY、MgNd以及Mg-10Gd-3Y合金的高温氧化动力学规律影响都比较明显，即随着氧化温度的升高，三种镁合金的氧化速率都逐渐增加。氧气流量的变化对镁合金的氧化动力学关系影响比较小。等温氧化之后，三种镁合金的表面都形成了基本类似的三层结构氧化膜。但是，三种镁合金的高温氧化机制也存在差别： (1)、对于MgY合金，其高温氧化分为初期氧化和后期氧化两个阶段。在初期氧化阶段，Y2O3优先形成；在后期氧化阶段，氧通过Y2O3层扩散，与内部的Mg生成MgO，从而生成Y2O3/MgO混合氧化膜，合金的高温抗氧化性能得到较大提高。从氧化动力学关系看，当氧化温度小于、等于600℃时，Y存在-临界含量(1.09 wt.％nNd时，△G<0，在初期氧化阶段，Nd2O3优先于MgO生成连续层，在后期氧化阶段，Mg“富集”，从而生成MgO，最后形成了Nd2O3/MgO氧化膜；反之，当nNd0，在初期氧化阶段，MgO优先于Nd2O3生成非连续层，在后期氧化阶段，Nd“富集"，Nd2O3优先于MgO生成，最后生成较致密的MgO/Nd2O3氧化膜，合金的高温抗氧化性能得到一定程度的提高。 (3)、对于Mg-10Gd-3Y合金，在初期氧化阶段，Y优先生成Y2O3，在后期氧化阶段，Gd优先生成Gd2O3，因此，经过高温氧化之后，合金表面形成了Y2O3/Gd2O3混合氧化膜，合金的高温抗氧化性能得到一定程度的提高。 2、离子注入提高镁合金的高温抗氧化性能不同剂量的Y、Ce和Ta离子注入之后，在AZ31镁合金表面形成了具有双层结构的预氧化膜，其厚度随着注入剂量的增大而增加。预氧化膜的形成有助于O内扩散速度的降低，从而提高镁合金的高温抗氧化性能。在相同条件下，三种稀土离子注入改善镁合金高温抗氧化性能的关系为：Y=Ta>Ce。但是，不同的离子注入之间存在一定差别： (1)、Y离子注入之后，预氧化膜的外层主要由MgO构成，内层主要由MgO和Y2O3组成。相应的氧化动力学关系表现为抛物线.线性规律。通过对比发现，当Y的注入剂量为5×1017 ions/cm2时，镁合金具有相对较好的抗氧化性能。 (2)、Ce离子注入之后，预氧化膜的外层也主要由MgO构成，内层则主要由Ce2O3、CeO2和MgO组成。相应的氧化动力学关系为线性规律。通过对比发现，当Ce的注入剂量为1×1017 ions/cm2时，镁合金具有相对较好的抗氧化性能。 (3)、Ta离子注入之后，在预氧化膜的内层中则主要生成了Ta2A1以及少量的Ta2O5。相应的氧化动力学关系为抛物线.线性规律。通过对比发现，当Ta的注入剂量为1×1017ions/cm2时，镁合金具有相对较好的抗氧化性能。 3、Y、Ta离子注入的替代和MgaNd合金初期氧化的第一性原理研究采用基于密度泛函的第一性原理方法(VASP)对Y、Ta离子注入Mg晶格的替代和Mg3Nd(001)表面氧的吸附现象进行了研究，主要结果如下： (1)、Y、Ta替代Mg原子后，造成了比较大的品格畸变(Ta>Y)，相应的替代结构处于能量比较高的非平衡状态，并且替代原子数越多，晶格畸变也越大，这表明Y、Ta的注入剂量越大，表面改性层越处于高能非平衡状态。结构弛豫之后，替代结构产生了从高能非平衡状态向低能态的转变。相应的电子结构分析表明，Y和Ta替代Mg之后，Y的4p、4d轨道和Ta的5p、5d轨道分别与Mg的2p轨道发生了杂化，形成了较弱的金属键结合。 (2)、氧在Mg3Nd(001)表面的吸附结果表明：首先，氧原子倾向于吸附在Mg和Nd原子之间的平衡位置，氧与Nd之间存在明显的电荷转移，形成具有离子键特征的化学吸附；其次，氧的化学势对MgaNd(001)表面稳定性影响的分析表明，Mg3Nd(001)清洁表面(σ=2.96 mJ/m2)只有在氧的化学势很低时才可以稳定存在，当氧的化学势升高时，清洁表面改变为不稳定结构，氧原子开始吸附，并且能迅速覆盖合金表面，形成高覆盖率的结构。收起

关键词 : 合金高温氧化表面

2. 稀土钇对Ni30Cr和Fe23Cr5Al合金及氯对TiAl基合金高温氧化行为的影响

[学位论文] 辛丽中国科学院金属研究所 1997年博士导师: 师昌绪;李铁藩共109页

摘要 : 该文选用能形成完整的Cr<,2>O<,3>膜的Ni30Cr定向凝固合金和形成Al<,2>O<,3>膜的Fe23Cr5Al合金,采用离子注入钇及向合金中加入弥散分布的钇或氧化钇等方法,用热重分析、扫描电镜、X-射线衍射、电子探针和声发射等手段,研究了合金中添加稀土元素后的氧化行为和机制,着重... 展开

关键词 : 稀土钇高温氧化行为

3. AlxCoCrFeNi(x=10,20at.%)高熵合金的高温氧化行为研究

[学位论文] 宋佳奇湘潭大学 2022年硕士导师: 蔡灿英共72页

摘要 : 高熵合金拥有优异的物理性能、高温强度、耐腐蚀性和耐高温氧化性能，有望应用于航空航天发动机的结构部件、燃气涡轮发动机叶片的保护涂层、热障涂层的粘结涂层等。高熵合金在高温服役环境下会氧化，在合金表面形成疏松多孔的氧化物，造成合金的抗氧... 展开高熵合金拥有优异的物理性能、高温强度、耐腐蚀性和耐高温氧化性能，有望应用于航空航天发动机的结构部件、燃气涡轮发动机叶片的保护涂层、热障涂层的粘结涂层等。高熵合金在高温服役环境下会氧化，在合金表面形成疏松多孔的氧化物，造成合金的抗氧化性能下降甚至引起合金失效。目前学者们已经对高熵合金的高温氧化行为进行了一些研究，但是主要关注的是合金表面氧化物的物相和形貌特征，忽视了氧化物物相演变和形貌演变之间的关联。因此，本文以AlxCoCrFeNi(x=10,20at.%)高熵合金为研究对象，研究了其在950℃、Ar-20%氧气环境中氧化1h、4h、12h和24h后的氧化物微结构演变特征，探讨了其物相演变机理以及界面孔洞形成与愈合机理。主要研究内容和结论如下： (1)采用XRD、SEM、TEM和EDS等表征方法对氧化后的两种高熵合金样品进行物相演变分析。Al10CoCrFeNi样品的氧化物呈三层结构：首先由热力学优先的Al与O发生反应生成内层的α-Al2O3，随后Cr元素与O反应生成中间层的Cr2O3；最后由于动力学因素的影响，Fe、Ni、Co元素也随之向外扩散形成氧化物，在Cr2O3的表层与之反应形成最外层的尖晶石。Al20CoCrFeNi高熵合金样品的氧化物呈双层结构：首先由热力学优先的Al与O发生反应在合金表面生成一层疏松的亚稳态γ-Al2O3，随后靠近合金基底的γ-Al2O3逐渐转变成一层致密的α-Al2O3。 (2)根据氧化物相演变特征，提出了氧化物界面孔洞形成与愈合机理模型。α-Al2O3与合金基底界面处孔洞形成机理为金属阳离子向外扩散导致空位在金属与氧化物界面上聚集形成孔洞。γ-Al2O3与α-Al2O3界面处以及Cr2O3与尖晶石内部孔洞形成是由于物相之间的转变导致体积收缩所致。α-Al2O3与合金基底界面处孔洞愈合是由于外界的O通过氧化物晶界扩散到达氧化物与合金界面孔洞处，合金中的Al与O发生反应形成亚稳态的θ-Al2O3填充了孔洞；氧化物中部分向外扩散的金属阳离子扩散到孔洞边缘，与孔洞中的氧形成Cr2O3和尖晶石也会导致孔洞愈合。收起

关键词 : 高熵合金高温氧化界面孔洞

4. (FeCoNi)86Al7Ti7高熵合金高温氧化机理的电子显微学研究

[学位论文] 孙伟湘潭大学 2021年硕士导师: 周光文;蔡灿英共62页

摘要 : 高熵合金作为一种新型合金材料综合性能优越，众多具有优异的耐磨性、结构稳定性、抗氧化腐蚀性及热稳定性，逐渐在核工业、航空航天等高温领域应用。合金在高温环境下不可避免的会发生高温氧化，但目前对高熵合金的研究主要集中于力学性能上，对高温... 展开高熵合金作为一种新型合金材料综合性能优越，众多具有优异的耐磨性、结构稳定性、抗氧化腐蚀性及热稳定性，逐渐在核工业、航空航天等高温领域应用。合金在高温环境下不可避免的会发生高温氧化，但目前对高熵合金的研究主要集中于力学性能上，对高温氧化行为的研究较少。因此，本文采用真空电弧熔炼法制备了(FeCoNi)86Al7Ti7高熵合金并采用XRD、SEM、EDS和TEM等表征技术对其在600℃、Ar-20%O2气氛下分别等温氧化4h、12h、24h、48h后的氧化行为进行研究。主要结论如下：（1）(FeCoNi)86Al7Ti7高熵合金其原始物相主要为面心立方结构(FCC)以及L12有序相；经高温氧化后表面会形成致密的氧化层，且随氧化时间的延长，表面氧化物颗粒增大，样品表面会出现凸起的氧化物；氧化膜厚度增长符合动力学生长规律。另外，氧化物与基底界面会出现许多较小的孔洞，这是由于柯肯达尔效应导致的；凸起区域的氧化层中会出现较大的孔洞，认为是不同氧化物层间的热应力以及生长应力等共同作用导致。（2）(FeCoNi)86Al7Ti7高熵合金高温氧化后氧化物呈现明显的多层状结构，层状氧化物主要为CoO、Fe3O4、Al2TiO5、NiFe2O4、Al2O3、TiO2以及其它尖晶石相。氧化物的形成机理主要是：首先，Al在合金表面热力学及动力学均占优势的条件下而形成Al2O3；随着扩散的进行，根据热力学条件由内到外依次形成TiO2、Fe3O4、CoO层。进一步，Ni元素会富集在Fe3O4底部小孔洞周围最终形成一层不连续的NiFe2O4。部分Al、Ti随Fe等离子扩散至氧化层中，并在Fe3O4层中上部的某些孔洞上边缘聚集氧化生成Al2TiO5相，孔洞底部生成CoO层；随后在孔洞边缘的Al2TiO5相外部形成Al2O3与各种尖晶石交替分布的层状结构。最终由于孔洞周围氧化物的继续生长，在各种应力下挤压使得孔洞逐渐变大，表面逐渐凸起。收起

关键词 : 高熵合金高温氧化微观结构

5. 耐候钢高温氧化及腐蚀行为研究

[学位论文] 杜重洋沈阳大学 2021年硕士导师: 孙彬共81页

摘要 : 本文以SPA-H耐候钢作为实验对象，使用了管式炉研究该钢种在不同温度下的等温氧化行为，分析氧化铁皮的生长规律和氧化铁皮组成，通过设置不同冷却速率的冷却方式探究氧化铁皮的组织转变;使用盐雾腐蚀箱探究在模拟海洋性气候下耐候钢的锈层形成规律，... 展开本文以SPA-H耐候钢作为实验对象，使用了管式炉研究该钢种在不同温度下的等温氧化行为，分析氧化铁皮的生长规律和氧化铁皮组成，通过设置不同冷却速率的冷却方式探究氧化铁皮的组织转变;使用盐雾腐蚀箱探究在模拟海洋性气候下耐候钢的锈层形成规律，观察氧化铁皮对锈层形成的影响，并分析带氧化铁皮钢腐蚀机理;使用电化学工作站分别测定有无氧化铁皮在腐蚀一定时间后带锈钢的极化曲线和阻抗图谱，探究有无氧化铁皮对耐候钢腐蚀趋势的影响。 SPA-H耐候钢在保温温度900℃时发现表面有Cu的富集，并随着温度升高富集程度逐渐加深，Cu的富集也是产生表面龟裂的主要原因。保温温度低于800℃时，Si元素氧化并富集在基体交界处。温度高于900℃后，SiO2与氧化铁皮中的FeO反应生成Fe2SiO4富集在基体表面并向氧化铁皮中扩散，富硅层逐渐变厚。三种降温条件中空冷的降温速率最快，其氧化铁皮内最容易产生先共析的Fe3O4，炉内空冷次之，铁皮内先共析的Fe3O4含量明显变少，炉内通Ar冷却速率最慢，氧化铁皮组织内发现Fe3O4和Fe的共析组织。通过对比带氧化铁皮钢和不带氧化铁皮钢的盐雾实验后发现腐蚀时间低于72h时，由于氧化铁皮自身的耐蚀性导致增重低于不带氧化铁皮钢，腐蚀时间大于72h时氧化铁皮与基体形成的微电池促进了锈层的生成，其腐蚀增重大于不带氧化铁皮钢。耐候钢生成的腐蚀产物有Fe2O3、Fe3O4、α-FeOOH及γ-FeOOH，且随着试样在盐雾箱中存在时间延长，α-FeOOH的相对含量逐渐增加，带氧化铁皮钢的α-FeOOH相对含量高于不带氧化铁皮钢，腐蚀程度也高于不带氧化铁皮钢。对腐蚀0h、48h和144h后的两组钢进行极化曲线测定后发现:未腐蚀和腐蚀48h时，不带氧化铁皮钢的腐蚀电流大于带氧化铁皮钢，说明前者的腐蚀趋势更大，氧化铁皮的致密性阻碍腐蚀进行，但腐蚀48h后两者的腐蚀电流差距变小，说明氧化铁皮致密性降低，腐蚀144h后带氧化铁皮钢的腐蚀电流小于带氧化铁皮钢，带氧化铁皮钢的腐蚀趋势更大，这与腐蚀增重结果一致;通过阻抗图谱发现不同腐蚀时间下带氧化铁皮钢的电阻始终大于不带氧化铁皮钢，前期是由于氧化铁皮的致密性导致电阻较大，后期是由于生成的锈层更致密，氧化铁皮促进了锈层的形成和稳定化。收起

关键词 : 耐候钢腐蚀行为高温氧化

6. TC11钛合金高温氧化行为及喷丸强化组织及性能研究

[学位论文] 何山西安工业大学 2022年硕士导师: 王萍共68页

摘要 : 钛及钛合金具有密度低、强度高、耐蚀性好等优点，被广泛应用于汽车工业、船舶制造、航空航天等领域。近年来，钛合金作为热端运动部件在发动机活塞的制造方面发展前景巨大。由于活塞在高温高压、高速运转等环境下工作，所以对钛合金的耐高温性、抗疲... 展开钛及钛合金具有密度低、强度高、耐蚀性好等优点，被广泛应用于汽车工业、船舶制造、航空航天等领域。近年来，钛合金作为热端运动部件在发动机活塞的制造方面发展前景巨大。由于活塞在高温高压、高速运转等环境下工作，所以对钛合金的耐高温性、抗疲劳性能提出了更高的要求。TC11钛合金长期暴露在500℃以上空气中，表面会产生氧化层，基体还会因为氧的溶解形成富氧层，严重影响了材料的力学性能尤其是耐疲劳性能。而表面改性方法能够有效改善合金表层组织，提高其力学性能。喷丸强化表面改性技术可以细化表层晶粒，引入残余压应力，有效提高运动部件的耐疲劳能力，延迟疲劳裂纹的萌生和扩展。本论文将TC11钛合金作为研究对象，探究了合金在100~700℃下的高温氧化行为；探究了喷丸强化对TC11钛合金的组织及性能影响机制。采用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM），探究TC11钛合金高温氧化膜的组织形貌及喷丸强化对合金基体的组织形貌影响。采用X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子衍射仪（XPS）、能谱分析仪（EDS），研究合金高温氧化膜的物相组成及元素分布规律。采用残余应力分析仪、显微维氏硬度仪、疲劳试验机表征喷丸前后TC11钛合金的表面残余应力、显微硬度以及疲劳性能。研究发现，当氧化温度在100~400℃之间时，TC11钛合金的氧化倾向比较小；当氧化温度超过500℃时，合金的氧化倾向非常大。当氧化温度为500℃、600℃时，合金的氧化行为符合直线-抛物线规律；当氧化温度为700℃时，合金的氧化行为符合抛物线规律。TC11钛合金的原始组织是由等轴状及长直的片状密排六方结构α相和针状、条状的体心立方结构β相组成。氧化初期，氧化先在α/β相界处和α相边缘处发生，在合金表面形成连续、完整的氧化膜之后，随着合金继续氧化，高温氧化膜成分及结构发生了变化。500℃时，TC11钛合金中合金元素Al表现出选择性氧化，氧化膜主要成分为α-Al2O3；温度在600℃以上时，氧化膜层中Al在氧化膜浅表层富集，外层为α-Al2O3和TiO2的混合层，内层为金红石型TiO2层；900℃时，混合层中较为疏松的TiO2生长至氧化膜最表层，而内层TiO2层的内部出现了多个线条状的α-Al2O3。氧化时间足够长时，合金截面出现高温氧化膜-元素扩散层-基体的结构，α相的扩散能力要强于β相，使得扩散层中β相富集在靠近基体的一侧。合金经过喷丸强化之后，材料沿弹丸冲击方向组织出现了四种梯度过渡区，分别是微纳米结构区、高密度平行位错区、发散形位错区、低密度位错区。其中，微纳米结构区（约0~20μm）表现出比喷丸强化前基体更高密度的位错塞积和亚晶界。高密度平行位错区（20~80μm）存在高密度平行的位错线，出现平行的滑移和位错增殖结构。发散形位错区（80~140μm）表现出以应力中心点呈发散状分布的位错线，并在晶粒中沿不同相传播。低密度位错区（140~200μm）则表现出较低密度且无明显取向、弥散分布的位错。随着喷丸压力的增大，尺寸较大的片状、等轴状α相和尺寸较小的条状、片层状分布的β相组织细化程度逐渐变高，并且α相的变形程度要高于β相。随着喷丸直径的增大，各相的变形程度有所降低，但喷丸直径的影响程度不如喷丸压力。合金表面的残余压应力随喷丸压力的增大而增大，随喷丸直径的增大有所减小。喷丸强化提高了合金表层硬度，并且在同样的加载应力下，TC11钛合金的疲劳周次提高了77.9%。喷丸强化对TC11钛合金氧化行为的影响主要集中在氧化前期，加速了合金中Ti向试样表面的扩散形成富Ti氧化层，在氧化中后期对合金氧化行为的影响较小。收起

关键词 : 钛合金高温氧化喷丸强化

7. 核--壳结构钛合金材料的高温氧化行为研究

[学位论文] 杨尚华西安理工大学 2019年硕士导师: 梁淑华;闫果;张于胜共86页

摘要 : 钛及钛合金因其优异的综合性能而常被作为高温结构部件，应用于航空、航天和汽车等领域。其中，纯钛和TC4合金是应用最为广泛的钛合金材料，其长时间工作温度可达350℃。近年来，随着钛合金的不断发展，开发低成本和高性能的新型钛合金成为钛合金材料... 展开钛及钛合金因其优异的综合性能而常被作为高温结构部件，应用于航空、航天和汽车等领域。其中，纯钛和TC4合金是应用最为广泛的钛合金材料，其长时间工作温度可达350℃。近年来，随着钛合金的不断发展，开发低成本和高性能的新型钛合金成为钛合金材料研究的关键课题。本课题组主要通过引入呈网状分布的核壳结构微粒来实现钛合金材料的改性，结构表明其具有优异的力学性能。但是，当合金在高温条件下使用时，其抗氧化性能是制约合金能否长期服役的关键因素。本文首先对比研究基体钛合金和核壳结构钛合金在600℃和700℃下的氧化动力学规律。其次，通过采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能量分散谱仪（EDS）等分析方法研究氧化膜的物相成分、表面形貌、截面结构及元素成分分布。最后，讨论分析核壳结构对钛合金高温氧化行为的影响机理。得出以下结论： 1.核壳结构Ti-O合金在600℃和700℃的氧化动力学规律均符合抛物线规律，并且其氧化膜的物相成分与同等氧化条件下纯钛氧化膜的物相成分相同。但是，在600℃下氧化时，核壳结构Ti-O合金的抗高温氧化性能劣于纯Ti，而在700℃下氧化时，规律截然相反。造成这种现象的主要原因是壳层的存在促进了氧离子的内扩散。 2.核壳结构TC4-O合金在600℃下氧化时具有良好的抗氧化性能，其氧化动力学规律遵循抛物线规律，氧化膜主要由金红石型TiO2和Ti3O组成；而在700℃下氧化时，其氧化动力学规律遵循抛物线-直线规律，氧化膜主要由金红石型TiO2、Ti3O和少量的Al2O3组成。与TC4合金相比，由于核壳结构的特殊性以及α相和β相的氧化性差异，在600℃下氧化时，核壳结构TC4-O合金的抗高温氧化性能优于TC4合金，而在700℃下氧化时，核壳结构TC4-O合金的抗高温氧化性能却劣于TC4合金。 3.核壳结构TC4-N合金在600℃下氧化时，其氧化动力学规律服从抛物线规律，氧化膜主要由金红石型TiO2和Ti3O组成；随着温度升高至700℃，其氧化动力学规律逐渐由抛物线规律转变为直线规律，氧化膜主要由金红石型TiO2、Ti3O和少量的Al2O3组成。对比TC4合金而言，随着氧化时间的增长及氧化温度的升高，核壳结构TC4-N合金的抗高温氧化腐蚀性能更差。收起

关键词 : 钛合金核-壳结构高温氧化行为氧化膜抗高温氧化腐蚀性能

8. 熔融盐电镀铝及镀铝层高温氧化的研究

[学位论文] 关君实大连交通大学 2005年硕士导师: 丁志敏共60页

摘要 : 本文利用熔融盐电镀铝技术，采用AICl3＋NaCI＋KCl低温熔融盐在Q235钢上获得一层电镀铝层，对电镀铝层在各种介质中的阳极极化曲线进行了测试，以及对电镀铝层进行了不同温度的高温氧化处理，利用X射线衍射仪，扫描电镜等设备研究了电镀铝层高温氧化处... 展开

关键词 : 钢材防护电镀铝层高温氧化

9. AlCoCuFeNix系高熵合金组织与性能的研究

[学位论文] 刘聪南昌大学 2019年硕士导师: 彭文屹共91页

摘要 : 高熵合金是一种相结构简单的新型金属材料，具有优良的力学性能、功能特性和高温性能，受到材料界的广泛关注。本文选择AlCoCuFeNix高熵合金作为研究对象，对合金的铸态组织性能、冷轧回复再结晶机理、高温氧化机制展开相应研究。本文利用电弧熔炼技术... 展开高熵合金是一种相结构简单的新型金属材料，具有优良的力学性能、功能特性和高温性能，受到材料界的广泛关注。本文选择AlCoCuFeNix高熵合金作为研究对象，对合金的铸态组织性能、冷轧回复再结晶机理、高温氧化机制展开相应研究。本文利用电弧熔炼技术制备得到纽扣状铸锭，采用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线光电子能谱（XPS）来检测合金的组织形貌与成分分布，采用X射线衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）来观察合金相结构，利用力学性能试验机和显微硬度计测试合金的力学性能，利用同步热分析仪（DSC）测量合金的高温相结构和重量变化，利用磁强振动计（VSM）测试高熵合金的磁学性能。研究结果表明：（1）对于AlCoCuFeNix（x=0.5、0.8、1.0、1.5、2.0、3.0）高熵合金，Ni元素的增加会导致BCC相减少，FCC相增多，两相间元素偏析减弱。x=3.0时，合金塑性最强，强度和硬度最弱，AlCoCuFeNi1.5高熵合金具有最佳的综合力学性能，屈服强度和断裂应变分别为1725MPa和35.9%。原子尺寸差异可以用来解释合金系统中Ni含量增多所引发的晶格畸变减小和相结构转变。AlCoCuFeNix高熵合金具有优异的力学性能、软磁性能和高温相稳定性，可以用做结构材料、软磁材料和高温合金。（2）AlCoCuFeNi3.0合金经过不同变形量冷轧后，硬度由铸态279.6HV增加为变形量70%合金464.8HV。位错等共同对合金的硬度增加起促进作用。对冷轧变形量70%的合金进行退火处理，合金中破碎的晶粒再结晶成为等轴晶，晶粒尺寸随退火温度升高而增加，在1100℃退火2h后晶粒尺寸可以达到167.1μm，退火孪晶形成，位错密度和残余应力降低，硬度降低为328.1HV。（3）AlCoCuFeNix高熵合金在1000℃表现出优秀的抗高温氧化能力，在100h氧化后合金重量有少量增加，反应生成的氧化膜对基体金属起保护作用。但是，低Ni含量AlCoCuFeNix高熵合金和高Ni含量AlCoCuFeNix高熵合金的高温氧化机制存在明显区别，合金抗高温氧化能力随着Ni含量增加而降低。在氧化层和基体金属之间元素浓度梯度作用下，合金会在基体金属与氧化层之间形成贫Al的FCC扩散层。对AlCoCuFeNi高熵合金在不同温度下进行氧化试验发现，该合金在900和1000℃下具有出色的抗氧化能力和高温相稳定性。但是，在1100℃下由于各氧化产物、BCC相、FCC相之间的热膨胀系数差异，基体及氧化层易于开裂，导致合金在20h内被完全氧化。因此，AlCoCuFeNi高熵合金的工作温度不宜达到1100℃。收起

关键词 : 高熵合金冷轧处理再结晶高温氧化

10. K438合金铝硅涂层抗高温氧化性能的研究

[学位论文] 李里哈尔滨工程大学 2003年硕士导师: 杨世伟共64页

摘要 : 航空发动机涡轮叶片在使用时必须加防护涂层,以提高基体合金的抗高温氧化性能.料浆渗铝硅涂层是一种很有前途的二元涂层.这种涂层具有良好的高温抗氧化能力.这与涂层中硅的合理分布与扩散有关.本研究采用热扩散的方法,在K438高温合金表面制备了Al-Si涂... 展开航空发动机涡轮叶片在使用时必须加防护涂层,以提高基体合金的抗高温氧化性能.料浆渗铝硅涂层是一种很有前途的二元涂层.这种涂层具有良好的高温抗氧化能力.这与涂层中硅的合理分布与扩散有关.本研究采用热扩散的方法,在K438高温合金表面制备了Al-Si涂层,经1000℃,500h高温氧化性能试验,通过光学显微镜、扫描电镜、能谱等对试样表面、截面观察分析,讨论渗铝硅涂层的抗高温氧化性能,并对硅的作用机理进行探讨.通过对渗铝硅试样和原始试样不同时间高温氧化腐蚀后测出的单位面积增重绘制出高温氧化动力学曲线,并对曲线进行动力学分析,由动力学曲线可以看出,铝硅涂层较渗铝涂层和原始试样有较好的抗高温氧化性能.本试验采用XL-300FEG型扫描电(SEM)镜对涂层表面进行观察分析.用SEM对试样进行表面形貌观察,随着氧化的进行,表面生成连续的Al<,2>O<,3>膜,起伏增大.随氧化时间的延长,试样剥落现象也趋明显,但剥落后仍有新的Al<,2>O<,3>膜生成,保护基体.同时用SEM对试样进行断面观察,测量氧化膜厚度,观测氧化膜分层结构,采用能谱仪(EDX),分析涂层及基体中各个元素的浓度.K438镍基高温合金Al-Si涂层在高温长时间保温过程中,通过互扩散形成的富铝的β-NiAl相和富镍的β-NiAl化合物层使涂层获得良好抗高温氧化性能.Al-Si涂层中硅元素呈内高外低的形式分布,往往以富硅的M<,6>C和G相[Ni<,16>(TiCr<,6>)Si<,7>]颗粒状分布在涂层中.硅能抑制β相的生长,促使β相转变为γ′相,含硅的γ′相抗蚀能力大增,其抗氧化能力与β相相当.另外硅促使β相转变为γ′相也有利于降低脆塑转变温度,生成的α-Al<,2>O<,3>附着力好,涂层不易开裂、脱落的作用.硅的加入起到扩散障的作用,阻止了基体金属元素的向外扩散和氧元素向内扩散,提高了涂层的氧化抗力. 收起

关键词 : 高温合金铝硅涂层高温氧化