TiAlCr涂层对TiAl金属间化合物抗高温氧化性能的影响
耐热钢性能和耐腐蚀指标
耐热钢性能和耐腐蚀指标 在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。它包括抗氧化钢(或称高温不起皮钢)和热强钢两类。抗氧化钢一般要求较好的化学稳定性，但承受的载荷较低。热强钢则要求较高的高温强度和相应的抗氧化性。耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力、机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。此外，还发展出一些新的低铬镍抗氧化钢种。 耐热钢基本信息 简介： 耐热钢（heat-resisting steels) 在高温条件下，具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的钢称作耐热钢。 类别： 耐热钢按其性能可分为抗氧化钢和热强钢两类。抗氧化钢又简称不起皮钢。热强钢是指在高温下具有良好的抗氧化性能并具有较高的高温强度的钢。 耐热钢按其正火组织可分为奥氏体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢及珠光体耐热钢等。
用途 耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。 中国自1952年开始生产耐热钢。以后研制出一些新型的低合金热强钢，从而使珠光体热强钢的工作温度提高到600～620℃；此外，还发展出一些新的低铬镍抗氧化钢种。耐热钢和不锈耐酸 在使用范围上互有交叉，一些不锈钢兼具耐热钢特性，既可用作为不锈耐酸钢，也可作为耐热钢使用。合金元素的作用铬、铝、硅这些铁素体形成的元素，在高温下能促使金属表面生成致密的 氧化膜，防止继续氧化，是提高钢的抗氧化性和抗高温气体腐的主要元素。但铝和硅含量过高会使室温塑性和热塑性严重恶化。铬能显著提高低合金钢的再结晶温度，含量为2％时，强化效果最好。 镍、锰可以形成和稳定奥氏体。镍能提高奥氏体钢的高温强度和改善抗渗碳性。锰虽然可以代镍形成奥氏体，但损害了耐热钢的抗氧化性。钒、钛、铌是强碳化物形成元素，能形成细小弥散的碳化物，提高钢的高温强度。钛、铌与碳结合还可防止奥氏体钢在高温下或焊后产生晶间腐蚀。碳、氮可扩大和稳定奥氏体，从而提高耐热钢的高温强度。钢中含铬、锰较多时，可显著提高氮的溶解度，并可利用氮合金化以代替价格较贵的镍。硼、稀均为耐热钢中的微量元素。硼溶入固溶体中使晶体点阵发生畸变，晶界上的硼又能阻止元素扩散和晶
Mo合金高温抗氧化涂层的研究
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。＋＋ ＋＋ 表面改性技术 Mo 合金高温抗氧化涂层的研究 夏 斌，张 虹，白书欣，陈 柯，张家春，钟文丽 （国防科学技术大学航天与材料工程学院，湖南长沙 410073） 摘要：用粉末固体渗法在钼合金表面制备了Mosi 2渗层，研究了铝硅共渗和硼硅共渗对渗层的结构和抗氧化性能的影响。结果表明，与渗硅相比，铝硅共渗层厚度保持不变，渗层由单层结构变成多层复合结构，抗氧化性下降；硼硅共渗层厚度减少，结构没有明显改变，抗氧化性能得到了明显改善。关键词：钼合金；高温；抗氧化涂层；铝硅共渗；硼硅共渗 中图分类号：TG156.8；TG174.4 文献标识码：A 文章编号：0254-6051（2007）04-0054-04 High Temperature Oxidation-resistance Coatings on Mo Alloy XIA Bin ，ZHANG Hong ，BAI shu-xin ，CHEN Ke ，ZHANG Jia-chun ，ZH0NG Wen-li （College of Aerospace and Materials Engineering ，National University of Defense Technology ，Changsha Hu'nan 410073，China ） Abstract ：Mosi 2coatings on Mo alloy were prepared by pack cementation.The influences of aluminosiliconizing and bo-ronsiliconizing on the microstructure and oxidation resistance of the coatings were researched.The results show that com-pared with the siliconizing monolayer ，the aluminosiliconizing coating with eguivalent thickness is multilayered and has worse oxidation resistance while the boronsiliconizing coating is thinner and has better oxidation resistance without signifi-cant structure change. Key words ：molybdenum alloy ；high temperature ；oxidation-resistance coating ；aluminosiliconizing ；boronsiliconizing 作者简介：夏 斌（1981.11—），男，四川遂宁人，硕士生，主要 从事材料高温抗氧化涂层的研究。联系电话：0731-******* E-mail ： handsome_ps@https://www.wendangku.net/doc/ca2682048.html, 收稿日期：2006-11-09 随着科学技术的发展，难熔材料在国防军工、航空 航天、能源、和核工业等领域有着不可替代的作用［1］。 其中钼的高温性能好，热导率高，比热容低，并具有良好的抗热冲击、抗热疲劳能力，在难熔金属中性价比最高。并且加入1wt%~2wt%La 203的钼合金的再结晶温度可达到1600C ［2］。但是钼及其合金在高温氧化气氛中很容易被氧化，在400C 以上便开始形成氧化 物，造成钼的迅速破坏［3］。Mosi 2具有优异高温抗氧 化性能，可作为钼合金上的高温抗氧化涂层。然而Mosi 2在低温区会发生 “pesting ”现象［4］，直接影响Mosi 2的高温抗氧化能力。Cockeram ［5］发现B 的加入可提高硅化物涂层的抗氧化性能。另有研究发现［6-9］， Mo-si-B 三元合金体系具有良好的抗氧化性与高温力学性能。铝硅共渗可改进单一Mosi 2的性能， 渗层在1050C 的周期抗氧化性很高 ［10-11］ 并且晶型结构也会发生转变 ［12］ 。本文通过多元共渗的方法在钼合金表面制备含Al 或B 元素的硅化物渗层，研究了其渗层结构和抗氧化性能。 1 试验材料及方法 基体材料采用市售的40mm X 40mm X 0.5mm Mo-La 203高温钼合金， 经表面预处理后，进行1000C X 5h 的固体渗处理，随炉降温冷却。固体渗装置见图1，固体渗剂成分如表1所示。 采用转靶X 射线衍射仪分析渗层表面的相组成，采用扫描电镜观察渗层的截面形貌特征，采用能谱分析确定渗层截面的成分，用氧-乙炔焰喷烧考察渗层的动态高温抗氧化性能。 图1 固体渗处理装置示意图 Fig.1 schematic layout of pack processing device 表1 各种渗剂的配方（质量分数，%） Table 1 Composition of penetrating reagent powder （wt%） 固体渗工艺 硅粉催渗剂A 铝粉 碳化硼 催渗剂B 渗硅982铝硅共渗88210 硼硅共渗 88 2 5 5 2 试验结果与讨论 2.1 渗层结构及组织 经渗硅处理和硼硅共渗处理后样品的表面为铁灰色，铝硅共渗的样品表面为深褐色和灰白色相间。图 4 5《金属热处理》2007年第32卷第4期
耐热钢的优质性能
耐热钢的优质性能 在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。抗氧化钢一般要求较好的化学稳定性，但承受的载荷较低。热强钢则要求较高的高温强度和相应的抗氧化性。 类别： 耐热钢按其性能可分为抗氧化钢和热强钢两类。抗氧化钢又简称不起皮钢。热强钢是指在高温下具有良好的抗氧化性能并具有较高的高温强度的钢。 耐热钢按其正火组织可分为奥氏体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢及珠光体耐热钢等。 简介： 耐热钢（heat-resisting steels) 在高温条件下，具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的钢称作耐热钢。 用途: 耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。 中国自1952年开始生产耐热钢。以后研制出一些新型的低合金热强钢，从而使珠光体热强钢的工作温度提高到600～620℃；此外，还发展出一些新的低铬镍抗氧化钢种。耐热钢和不锈耐酸在使用范围上互有交叉，一些不锈钢兼具耐热钢特性，既可用作为不锈耐酸钢，也可作为耐热钢使用。合金元素的作用铬、铝、硅这些铁素体形成的元素，在高温下能促使金属表面生成致密的氧化膜，防止继续氧化，是提高钢的抗氧化性和抗高温气体腐的主要元素。但铝和硅含量过高会使室温塑性和热塑性严重恶化。铬能显著提高低合金钢的再结晶温度，含量为2％时，强化效果最好。 镍、锰可以形成和稳定奥氏体。镍能提高奥氏体钢的高温强度和改善抗渗碳性。锰虽然可以代镍形成奥氏体，但损害了耐热钢的抗氧化性。钒、钛、铌是强碳化物形成元素，能形成细小弥散的碳化物，提高钢的高温强度。钛、铌与碳结合还可防止奥氏体钢在高温下或焊后产生晶间腐蚀。碳、氮可扩大和稳定奥氏体，从而提高耐热钢的高温强度。钢中含铬、锰较多时，可显著提高氮的溶解度，并可利用氮合金化以代替价格较贵的镍。硼、稀均为耐热钢中的微量元素。硼溶入固溶体中使晶体点阵发生畸变，晶界上的硼又能阻止元素扩散和晶界迁移，从而提高钢的高温强度；稀土元素能显著提高钢的抗氧化性，改善热塑性。耐热钢分类珠光体钢合金元素以铬、钼为主，总量一般不超过5％。其组织除珠光体、铁
涂层钛阳极
钛阳极 钛阳极全称为钛基混合贵金属氧化物涂层钛阳极（MMO）。也叫DSA阳极。（形状稳定型阳极）。它以钛为基材，在钛基材上刷涂贵金属涂层，使其具有良好的电催化活性及导电性。 钛阳极分类：按照在电化学反应中阳极析出气体来区分，析出氯气的称析氯阳极，如钌系涂层钛电极：析出氧化的称为析氧阳极，如铱系涂层钛电极和白金涂层（或镀铂）。 析氯阳极（钌系涂层钛极）：电解液中氯离子含量高：一般在盐酸环境及电解海水，电解食盐水环境。 析氧阳极（铱系涂层钛电极）：电解液一般为硫酸环境。 镀铂阳极（铂涂层阳极）：钛为基材。表面镀上贵金属铂，镀层厚度一般为1-5um（微米）。白金钛网网孔规格一般为12.7×4.5mm或6×3mm。 阳极的选择需要阳极工作的环境及介质: 1.每平方米的电流密度(单个阳极所承载的电流强度除以电极表面积)； 2.温度； 3.PH值； 4.溶液的成分构成及比例； 5.生产的产品或用途等。 钛阳极上金属氧化物涂层的作用是什么? 通过覆盖不同的涂层,增强导电性能及电催化活性,促进电解反应过程及延长阳极在不同使用环境下的使用寿命。 钛阳极上金属氧化物涂层的厚度: 起电化催化反应的主要是涂层中的贵金属,只有贵金属含量达到使用要求才能保证阳极产品的正常工作寿命。厚度只是一个表象,主要由刷涂的遍数和溶剂的浓度决定,和贵金属含量含量的多少没有直接联系,过厚的涂层反倒更容易脱落。 阳极钝化 阳极在电解运转过程中,工作寿命有一定的期限.当电压升的很高,实际上没有电流通过时,阳极便失去作用,这种现象称为阳极钝化。 阳极使用寿命的影响因素主要有哪些: 1.电流密度 电流密度和阳极寿命成反比，电流越大，阳极使用寿命越短。我公司阳极设计电流密度为2000A/M2内.建议电流密度不要超过2000A/M2.另外尽量避免电流稳定。 2.钛基材 阳极的基材一般选用纯钛,且要求TA1的材质，若使用的基材纯度不够，会降低钛阳极耐腐蚀性能，影响钛阳极的工作寿命。 3.电解液 电解液中禁止含有氟离子,氰基离子和硫离子，如有对阳极的寿命影响也比较大.电解液中氟离子含量应控制在200PPM以内。 4.倒极 倒极是阳极修复时常采用的一种方式,可以使已经钝化的旧涂层从基体表面脱落.所以在使用中如阴极无涂层的情况下禁止到极。 5.频繁断电 在没有电流通过的情况下，涂层在溶液中长时间浸泡会受到很大损害，所以在阳极不工作的时候最好
碳_碳复合材料高温抗氧化涂层的研究进展
碳/碳复合材料高温抗氧化涂层的研究进展 摘要：阐述了国内外近几年来碳/碳复合材料抗氧化涂层的研究新进展,并并从碳/碳复合材料的抗氧化涂层的基本条件以及抗氧化涂层类型等方面重点介绍了抗氧化涂层技术。最后指出了目前关于抗氧化涂层技术研究中存在的问题。 关键词：C/C复合材料; 抗氧化涂层; 研究进展 Advances in Research on High Temperature Anti-oxidation Coatings of C/C Composites ABSTRACT:Research progress of high temperature anti-oxidation coatings of C/C composites at home and abroad has been reported. The types of anti-oxidation coatings of C/C composites are emphasized. The problems existing in the oxidation resistance coating research are pointed out . KEY WORDS:C/C composite; anti-oxidation coating ; research progress. 1 引言 碳/碳复合材料是炭纤维增强炭基体的新型复合材料,具有低密度(理论密度为2. 2 g/ cm33,实际密度通常为1. 75～2. 10 g/ cm3 ) 、低热膨胀系数(仅为金属的1/ 5～1/ 10) 、高强度、高模量、耐高温、抗热震、抗热应力、抗裂纹传播、耐烧蚀、摩擦系数小等特点,尤其是它在1 000～2 300 ℃时强度随温度升高而升高,是理想的航空航天及其它工业领域的高温材料[1,2]。然而,碳在370 ℃的有氧气氛中开始氧化,高于500 ℃时迅速氧化,导致碳/ 碳复合材料毁灭性破坏。这一致命弱点限制了碳/ 碳复合材料的直接应用。因此,对用作高温热结构材料的碳/ 碳复合材料必须进行合适的抗氧化保护。目前碳/ 碳复合材料的抗氧化设计思路有两种[3] : (1) 基体改性技术。(2)抗氧化涂层技术。由于基体改性技术防氧化效果十分有限,一般只能在1 000 ℃以下,而且保护时间不长,再者会因为基体中引入盐类或陶瓷、金属类颗粒使碳/碳复合材料力学性能和热学性能下降。因此,高温抗氧化涂层技术的研究成为热点。本文仅就近年来国内外学者在碳/碳(C/C )复合材料高温抗氧化涂层技术领域的研究进展情况进行评述。 2 抗氧化涂层的基本条件 C/C复合材料的抗氧化关键在于把易在高温下氧化的碳材料与氧化环境隔离开来。因此,设计可靠有效、耐长时间高温的抗氧化涂层必须具有以下基本条件[4-6]。 (1)保证涂层均匀、致密、无缺陷,且具有高的熔点和自愈合能力。 (2)基体与涂层要有适当的粘附性,既不脱粘又不过分渗透基体。最好是化学结合,不形成明显的界
金属熔焊原理
金属熔焊原理 一．基础题： 1焊接参数包括：焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等。 2焊条的平均熔化速度、熔敷速度均与电流成正比。 3短路过渡的熔滴质量和过渡周期主要取决于电弧长（电弧电压），随电弧长度的增加，熔滴质量与过渡周期增大。当电弧长度到达一定值时，熔滴质量与过渡周期突然增大，这说明熔滴的过渡形式发生了变化，如果电弧长度不变，增大电流则过渡频率增高，熔滴变细。 4一般情况下，增大焊接电流，熔宽减小，熔深增大；增大电弧电压，熔宽增大，熔深减小。5熔池的温度分布极其不均匀（熔池中部温度最高）。 6焊接方法的保护方式：手弧焊（气-渣联合保护），埋弧焊、电渣焊（熔渣保护），氩弧焊CO2焊、等离子焊（气体保护）。 7焊接化学冶金过程是分区域连续进行的。 8焊接化学冶金反应区：手工焊有药皮反应区、熔滴反应区、熔池反应区三个反应区；熔化极气保焊只有熔滴和熔池两个反应区；不填充金属的气焊、钨极氩弧焊和电子束焊只有熔池反应区。 9熔滴阶段的反应时间随焊接电流的增加而变短，随电弧电压的增加而变长。 10焊接材料只影响焊缝成分而不影响热影响区。 11焊接区周围的空气是气相中氮的主要来源。 12熔渣在焊接过程中的作用：机械保护、改善焊接工艺性能、冶金处理。 13分理论中酸碱性以1为界点，原子理论中，以0为界点。 14影响FeO分配系数的主要因素有：温度和熔渣的性质。 15焊缝金属的脱氧方式：先期脱氧、沉淀脱氧、扩散脱氧。
16脱硫比脱磷更困难。 17随焊芯中碳含量的增加，焊接时不仅焊缝中的气孔、裂纹倾向增大，并伴有较大飞溅，是焊接稳定性下降。 18焊条的冶金性能是指其脱氧、去氢、脱硫磷、掺合金、抗气孔及抗裂纹的能力，最终反映在焊缝金属的化学成分、力学性能和焊接缺陷的形成等方面。 19焊剂按制造方法分为：熔炼焊剂和非熔炼焊剂。 20焊丝的分类：实芯焊丝和药芯焊丝。 21焊接中的偏析形式：显微偏析、区域偏析、层状偏析。 22相变组织（二次结晶组织）主要取决于焊缝化学成分和冷却条件。 23焊接热循环的基本参数：加热速度、最高加热速度、相变温度以上停留的时间、冷却速度或冷却时间t8/5、t8/3、t100。 24产生冷裂纹的三要素：拘束应力、淬硬组织、氢的作用 25冷裂纹的断口组织，宏观上看冷裂纹的断口具有淬硬性断裂的特征，表面有金属光泽，呈人字形发展，从微观上看，裂纹多起源于粗大奥氏体晶粒的晶界交错处。 26冷裂纹的种类：延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹。 27熔滴过度的作用力：重力、表面张力、电磁压缩力及电弧吹力等。 二．名词解释： 1焊接温度场：焊接过程中某一瞬时间焊接接头上个点的温度分布状态。 2焊缝金属的熔合比：熔化焊时，被熔化的母材在焊缝金属中所占的百分比。 3药皮重量系数：单位长度药皮与焊芯的质量比。 4随温度降低黏度缓慢增加的称为长渣。随温度降低黏度迅速降低的称为短渣。 5合金元素的过度系数：指某合金元素在熔敷金属中的实际质量分数与其在焊材中的原始质
碳化硅抗氧化涂层的失效分析
碳化硅抗氧化涂层的失效分析X 张伟刚 成会明X X 沈祖洪 (中国科学院金属研究所 沈阳110015) 周本濂 (国际材料物理中心 沈阳110015) 摘 要 用理论模型计算和实验测定的方法,研究了带有碳化硅涂层的炭纤维和2D C/C复合材料的抗氧化性能。结果表明涂层炭纤维的氧化,实验值高于模型计算值,并且纤维越长,差值越大;说明纤维的氧化,不仅发生在暴露的纤维末端,而且因为涂层本身存在着缺陷,不能完全阻挡氧的输运,氧化也在纤维的径向同时发生。SEM观察结果也证实了这一结论。对于C/C复合材料,实验中观察到了横向、纵向裂纹和孔洞三类不同的缺陷,涂层的失效同样是氧气通过材料表面缺陷的输运而造成的,穿过表面的氧首先使热解炭基体气化,继而引起基体整体的破坏。 关键词 炭纤维 C/C复合材料 SiC涂层 氧化 分类号 T Q174.758.16 炭纤维以其杰出的比强度,作为多类复合材料的增强材料,在航天、航空等领域已经得到广泛的应用,并且日益向民用品扩展。炭纤维是具有多晶、乱层石墨结构的一类炭材料,具有炭素材料的一些基本性能,例如在常温和低温下(673K以下),化学性能非常稳定,然而在高温下却很容易受到氧及活泼金属的侵蚀,这给炭纤维增强金属基、陶瓷基复合材料的制备,以及炭材料在高温氧化环境中的使用等,都带来了困难。以热解炭等炭材料为基体、炭纤维为增强体的C/C复合材料,是迄今为止唯一能够在1800K以上使用的高温结构与烧蚀材料,但也正是由于其抗氧化能力较差,而限制了它的应用范围,降低了使用可靠性。航天飞机和高冲质比运载火箭的发展,推动着抗氧化炭材料的研究与开发,在炭纤维表面、C/C复合材料表面涂覆SiC涂层,是其中一种比较成功的方法[1]。本文采用CVD方法制备SiC涂层PAN基炭纤维以及2D C/C复合材料,用模型计算分析方法和氧化实验研究了SiC涂层表面缺陷对其抗氧化性能的影响。 1 实验方法 采用吉林炭素厂生产的PAN-Ⅱ型高强炭纤维,用化学气相沉积法在其表面沉积SiC薄层[1,2],得到SiC涂层炭纤维;采用上述厂家生产的PAN基1K平纹编织炭布,层叠作为增强体,气相沉积热解炭后,再用化学气相沉积法在其表面沉积SiC薄层,得到SiC涂层2D C/C复合材料。具体工艺见文 1998年 6 月 N EW CA RBO N M AT ERIA L S Jun. 1998第13卷 第2期 新 型 碳 材 料 V ol.13N o.2 X XX通讯联系人 第一作者:张伟刚,男,1968年出生,博士研究生。主要从事纤维增强树脂基复合材料、碳/陶复合材料、炭材料抗氧化等方面的研究。 收稿日期:1998-02-06 国家自然科学基金资助课题No.59402006
高温抗氧化柔性石墨密封材料的制备和性能研究
12FLUID MACHINERY Vol. 45,No.2,2017文章编号：1005 -0329(2017)02-0012-05 高温抗氧化柔性石墨密封材料的制备和性能研究 谢苏江，朱宗亮 (华东理工大学，上海200237) 摘要：柔性石墨作为密封材料广泛应用于石油、汽车、化工、核电等密封领域，但其高温抗氧化性能差大大限制了它 的使用范围和应用寿命。本文采用浸渍法制备了高温抗氧化柔性石墨密封材料，系统研究了制备工艺等对其密度、抗拉 强度、热失重、压缩回弹性能及密封性能的影响，结果表明所制备的高温抗氧化柔性石墨密封材料具有较好的高温抗氧 化性能，同时具有较好的压缩回弹性能和优异的密封性能，可以广泛应用于高温氧化场合。 关键词：柔性石墨;抗氧化;密封性能 中图分类号：TH136 ;TB302 文献标志码： A d〇i：10. 3969/j. issn. 1005 -0329. 2017. 02. 003 The Preparation and Performance Research of High Temperature Oxidation Resistance of Graphite XIE Su-jiang,ZHU Zong-liang (East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China) Abstract：Flexible graphite is widely used in petrochemical,automotive,nuclear power and other fields. As a sealing material, the easy oxidation of flexible graphite under the condition of high temperature and oxygen enrichment of weightlessness disadvanta-ges limits the scope of its use. This paper adopts the impregnation method for the high temperature oxidation resistant flexible graphite ； at the same time, the change rules of density, tensile strength, compression resilience and sealing performance of high temperature oxidation resistant flexible graphite were studied by experiments. High temperature oxidation resistant flexible graphite prepared by the whole impregnation process can be used as a substitute for domestic and foreign products. Key words ：flexible graphite ； oxidation resistant ； sealing performance i前言 柔性石墨（Flexible Graphite,简称F G)通常由 天然鳞片石墨制备成的石墨层间化合物经高温膨 化而成，与金刚石、碳60、多孔碳、碳纳米管、石墨 烯等互为同素异形体[1]。柔性石墨不仅保持了 天然石墨优异的物理化学特性，同时又具有其特 有的高压缩变形和回弹能力、低应力松弛性能和 较好的柔软性及密封性，是石油、化工、汽车、核电 等领域高温、极低温、强辐射等极端工况下的首选 密封材料[2’3]。 但是柔性石墨和其他碳材料一样都存在着高 温富氧条件下易氧化腐蚀的缺点，而且由于其比 表面积大、孔隙率高等特点，其高温抗氧化性能比 一般碳材料更差。研究表明，在空气中当温度超 收稿日期：2016 -07 -22过450°C时，柔性石墨就会发生较严重的氧化失 重，且随着温度的升高和时效时间的增加，氧化失 重越明显[4]。氧化失重使柔性石墨的结构受到 严重的破坏，性能受到影响，这大大限制了柔性石 墨的使用范围和应用寿命。因此，解决柔性石墨 高温抗氧化性能差的问题就显得尤为重要。 近年来，碳石墨材料的抗氧化研究和应用取 得了不断发展，不同领域及学科的科技工作者研 究开发了多种碳石墨材料的抗氧化方法，具体的 技术途径主要有:溶液浸渍法、基体改性法和表面 涂覆抗氧化涂层法[4~7]，但对柔性石墨密封材料 的抗氧化研究相对较少。 本文主要通过溶液浸渍法制备了一种高温抗 氧化柔性石墨密封材料，并对其相关性能进行了 较系统的研究。
新工艺制备金属表面涂层
金属表面微弧氧化陶瓷涂层制备实验 一、实验目的 1．掌握微弧氧化制备陶瓷涂层的设备结构、涂层形成原理和基本操作 2．明确微弧氧化时间与脉冲工艺参数调控对涂层生长的影响 3．了解陶瓷涂层基本性能的表征方法 二、实验原理及概述 1．微弧氧化技术简介与工艺优点 微弧氧化（Microarc oxidation, MAO）又称微等离子体氧化，又称阳极火花沉积（Anodic spark deposition, ASD），火花放电阳极氧化（Anodic oxidation by spark deposition in German, ANOF），等离子体电解阳极化处理（Plasma electrolytic oxidation, PEO）。它是靠电解液与电参数的匹配调节，在弧光放电产生的瞬时高温高压作用下，于金属表面生长出以基底氧化物为主辅以电解液组分掺杂的陶瓷化涂层。微弧氧化技术具有很多优点：处理后表面获得陶瓷化涂层，表面除具有良好的韧性、耐腐蚀、耐磨特性外，还具有功能陶瓷的一些特性，如磁电屏蔽能力、生物医学性能及良好的绝缘性等；采用脉冲电流，对基底材料热输入小，基本上不会破坏材料原有的力学性能；涂层与基底结合强度高，涂层组织结构在较宽的范围内可调；设备简单、操作方便，经济高效，生产过程中无需气氛保护或真空条件，且无三废排放，迎合了绿色环保型表面改性技术的发展要求。 微弧氧化涂层根据特性可分为防腐涂层、耐磨涂层、电保护涂层、光学涂层和功能性涂层等，其应用领域示于表1。可见，不同组织结构的微弧氧化涂层因其特殊的物理与化学特性，显示出广阔应用前景。 表1 微弧氧化陶瓷层应用领域
2．微弧氧化设备结构 采用65kW双极脉冲微弧氧化装置对金属及合金（铝、镁或钛）进行表面陶瓷化处理。装置图示于图1，主要由高压脉冲电源、电解槽、搅拌系统和水冷系统等组成。通过调整脉冲电源输出，可以对电参数（电压或电流、频率、占空比等）进行单独调节，从而拓展了微弧氧化涂层结构的控制范围。样品为待氧化的金属试样，与电解槽的不锈钢内衬形成对等电极。试样经砂纸打磨后，在丙酮溶液中超声清洗干净（除油处理），烘干后放入电解槽中进行微弧氧化。使用去离子水配制溶液，溶液温度控制在o 1 电解槽; 2热电偶; 3 搅拌器; 4 脉冲电源; 5 工件试样; 6冷却系统; 7绝缘板 3. 操作方法 步骤1、确保各部分安装调试工作已经完成； 步骤2、先闭合控制柜中的控制空气开关，再闭合控制柜中的动力空气开关；断开时先断开控制柜中的动力空气开关，再断开控制柜中的控制空气开关；若在控 制柜外安装有总开关，只需断开控制柜外的开关即可。 步骤3、然后操作控制柜前面板上的转换开关，使水泵、冷却风机和控制系统正常工作； 步骤4、使1#转换开关处于手动位置；使电压调节旋钮调至最小的0位； 步骤5、按实验要求分别调节频率、占空比等旋钮固定设定数值； 步骤6、按2#启动按钮，系统开始工作；然后逐渐平稳地增大电压调节旋钮至某一合适值； 步骤7、一次处理完成后需手动停机，停止时按2#停止按钮； （注意：工作时间不由设备自动控制，但设备的工作时间仍可显示。） 4. 微弧氧化机理 金属表面微放电过程大致可分为如下三步：首先，随施加电压升高，当超过金属表面绝缘膜的临界介电强度时，由于微区域的介质失稳而导致在氧化层内形成大量分
金属的高温氧化原理
发布: 2009-11-08 23:08 | 作者: 张立吴恩熙黄伯云 | 来源: 稀有金属与硬质 合金 | 查看: 636次 张立1,2,吴恩熙1,黄伯云1 (1·粉末冶金国家重点实验室,湖南长沙410083;2·中南大学粉末冶金厂,湖南长沙 410083) 1金属氧化的过程 高温氧化是金属化学腐蚀的一种特殊形式。金属氧化首先从金属表面吸附氧分子开始,即氧分子分解为氧原子被金属表面所吸附,并在金属晶格内扩散、吸附或溶解。而当金属和氧的亲和力较大,且当氧在晶格内溶解度达到饱和时,则在金属表面上进行氧化物的成核与长大。 金属表面一旦形成了氧化膜,其氧化过程的继续进行将取决于以下两个因素[1]: (1)界面反应速度。这包括金属/氧化物界面及氧化物/气体界面上的反应速度。 (2)参加反应的物质通过氧化膜的扩散速度。它包括浓度梯度化学位引起的扩散, 也包括电位梯度电位差引起的迁移扩散。 这两个因素控制进一步氧化的速度。在一般情况下,当金属的表面与氧开始反应生成极薄的氧化膜时,界面反应起主导作用,即界面反应是氧化膜生长的控制因素。但随着氧化膜的生长增厚,扩散过程将逐渐起着越来越重要的作用,成为继续氧化的控制因素。
2金属的氧化膜 金属氧化时,其表面上形成的氧化膜一般是固态。但是根据氧化膜的性质不同,在较高温度下,有些金属的氧化物为液态或气态。例如在1093℃下的大气中,Cr、Mo、V被氧化时,其氧化物呈不同状态: 2Cr+3/2O2→Cr2O3(固态); 2V+5/2O2→V2O5(液态,熔点658℃); Mo+3/2O2→MoO3(气态,450℃以上开始挥发) 显然,只有固态的Cr2O3才有保护性,而V2O5和MoO3不但无保护性,反而表现为加速氧化,甚至引起灾难性的事故。 同时实践还证明,并非所有的固态氧化膜都具有保护性,其保护性的好坏取决于氧化物的高温稳定性、氧化膜的完整性、致密性、氧化膜的组织结构和厚度、膜与金属基体的相对热膨胀系数以及氧化膜的生长应力等因素。在这些因素中,氧化膜的完整性和致密性是至关重要的。而这两个因素又与膜的组织结构和氧化物的高温稳定性密切相关。 3单独生成保护性氧化膜的合金元素选择依据 如果在合金表面上能生成保护性极强的合金元素氧化物,或者能在基体金属氧化物的底部生成合金元素的氧化物相,则可有效地阻止基体金属的氧化。选作这种用途的合金元素应具有下述三方面的基本特性。 3·1合金元素能形成具有良好保护性的氧化膜
金属高温腐蚀的利与弊
金属高温腐蚀的利与弊 摘要：金属高温腐蚀的主要机理 关键词：金属高温腐蚀 正文： 1 金属氧化的过程 高温氧化是金属化学腐蚀的一种特殊形式。金属氧化首先从金属表面吸附氧分子开始，即氧分子分解为氧原子被金属表面所吸附，并在金属晶格内扩散、吸附或溶解。而当金属和氧的亲和力较大，且当氧在晶格内溶解度达到饱和时，则在金属表面上进行氧化物的成核与长大。金属表面一旦形成了氧化膜，其氧化过程的继续进行将取决于以下两个因素：（1）界面反应速度。这包括金属/氧化物界面及氧化物/气体界面上的反应速度。 （2）参加反应的物质通过氧化膜的扩散速度。它包括浓度梯度化学位引起的扩散，也包括电位梯度电位差引起的迁移扩散。这两个因素控制进一步氧化的速度。 在一般情况下，当金属的表面与氧开始反应生成极薄的氧化膜时，界面反应起主导作用，即界面反应是氧化膜生长的控制因素。但随着氧化膜的生长增厚，扩散过程将逐渐起着越来越重要的作用，成为继续氧化的控制因素。 2 金属的氧化膜 金属氧化时，其表面上形成的氧化膜一般是固态。但是根据氧化膜的性质不同，在较高温度下，有些金属的氧化物为液态或气态。例如在1093℃下的大气中，Cr、Mo、V被氧化时，其氧化物呈不同状态：2Cr+3/2O2→Cr2O3(固态) 2V+5/2O2→V2O5(液态，熔点为658℃) Mo+3/2O2→MoO3(气态，450℃以上开始挥发) 显然，只有固态的Cr2O3才有保护性，而V2O5和MoO3不但无保护性，反而表现为加速氧化，甚至引起灾难性的事故。同时实践还证明，并非所有的固态氧化膜都具有保护性，其保护性的好坏取决于氧化物的高温稳定性、氧化膜的完整性、致密性、氧化膜的组织结构和厚度、膜与金属基体的相对热膨胀系数以及氧化膜的生长应力等因素。 在这些因素中，氧化膜的完整性和致密性是至关重要的。而这两个因素又与膜的组织结构和氧化物的高温稳定性密切相关。 3 单独生成保护性氧化膜的合金元素选择依据 如果在合金表面上能生成保护性极强的元素氧化物，或者能在基体金属氧化物的底部生成合金元素的氧化物相，则可有效地阻止基体金属的氧化。选作这种用途的合金元素应具有下述三方面的基本特性。 （1）合金元素能形成具有良好保护性的氧化膜为了满足这一条件，合金元素应具有以下特性： ①应符合Pilling-Bedworth原理，即合金元素氧化物的体积与该合金元素的体积之比(V'/V)应大于1。 ②合金元素的氧化物应具有高的电阻，以便有效地阻止金属离子的扩散。 ③金元素的离子半径应小于基体金属的离子半径。 （2）元素的氧化物应有足够高的稳定性这包括如下两个方面： ①使合金元素的氧化物能在金属表面优先形成，并且在氧化条件下不会被基体金属还原，必须选择其氧化物的生成吉布斯自由能比基体金属氧化物的生成吉布斯自由能更小的合金元素。这是保证保护膜产生和稳定存在的必须满足的热力学特性。 ②合金元素的氧化膜在高温下稳定存在，合金元素的氧化膜必须有低的分解压、高的熔点和升华点，以免在高温下分解、挥发或成为液体而丧失其保护性。当然这些氧化物也不应与其他合金组元的氧化物生成低熔混合物。因此，凡其氧化物在高温下易于挥发(如Mo) 和熔融的元素(如B)，都不宜于用作合金化元素。