离子注入钇对Co-30Cr-6Al合金氧化动力学及氧化膜粘附性的影响

利用热天平与声发射同步测试技术研究了Co-30Cr-6Al合金中离子注入2×10~(17)Y~+/cm~2对合金氧化速率及氧化膜粘附性的影响。结果表明,1000℃氧化时,钇能降低合金的氧化速率,1100℃氧化时,由于未注钇合金形成了Al_2O_3内层膜,其氧化速率反而降低。两种氧化条件下钇都显著地改善了氧化膜的抗剥落性。尽管如此,1100℃/10h氧化后注钇合金的氧化膜于冷却过程中较未注钇合金氧化膜易于发生破裂。1100℃更长时间氧化,注钇和未注钇两种合金的氧化膜于恒温过程中即发生破裂。     

钇离子注入的H13钢的抗氧化研究

研究了强束流钇注入的H13钢高温氧化特性,同时分析了氧化层的结构和钢中注入钇后抗氧化的原因。结果表明,钇的注入改变了钢表面的氧化模式,同未注入区相比,注入区的氧化膜致密,与基体结合好,氧化速率下降。     

硫和钇在含钇Ni3Al基IC6合金高温氧化过程中的界面行为

利用电子探针的元素线扫描技术,研究了添加钇后的ＩＣ６合金中钇和硫在１１００℃氧化时的界面行为,发现加钇后,由于在金属熔体中能脱硫同时形成的富钇相也能在高温氧化过程中作为硫的陷阱,减少了硫在氧化物基体界面上的扩散偏聚,提高了氧化物／基体之间的结合力,使得所形成的氧化物不易剥落,从而提高合金的高温氧化能力。钇提高ＩＣ６合金高温抗氧化能力的另一个原因是,钇能扩散到所形成的氧化物的晶界,提高氧化物的晶 界     

显微组织对Cu—40Ni-20Cr合金氧化行为的影响

为探讨显微组织变化对三元复相合金氧化行为的影响，采用机械合金化制备了 纳米品三元Cu—40Ni-20Cr合金，并对比研究了该合金与同成分铸态合金在700— 800℃，0．1MPa纯氧气中的氧化行为。结果表明，铸态合金表面没有形成连续的 Cr2O3外氧化膜，但在混合内氧化区则形成了一薄连续网状的Cr2O3层。而纳米晶 Cu—40Ni-20Cr合金表面形成了连续的Cr2O3外氧化膜，品粒细化降低了合金表面形 成Cr2O3膜所需活泼组元Cr的临界浓度。     

声发射和激光拉曼研究镍氧化机制中的稀土元素效应

对纯镍及其表面离子注钇样品在1000℃空气中的恒温氧化和循环氧化行为进行了研究。用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对氧化膜的表面形貌及结构进行了观测。研究表明离子注钇极大地提高了金属镍的抗氧化性能。此外,用声发射(AE)技术研究了氧化膜／基体界面上缺陷的分布情况,并用激光拉曼(Raman)谱对注钇引起的膜内应力变化进行了测量。结果表明,离子注钇降低了NiO氧化膜的生长速率,减小了表面NiO的晶粒尺寸,降低了膜内压应力水平。同时,离子注钇还减小了氧化膜／基体界面缺陷的平均尺寸和数目,因此,极大地提高了镍表面NiO氧化膜的粘附性和保护性。     

溅射AlY涂层对不锈钢热腐蚀性能的影响

采用直流磁控溅射法在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面制备Al Y涂层,并对部分涂层进行600℃真空扩散退火和预氧化处理,研究了不锈钢和具有不同状态Al Y涂层的不锈钢的热腐蚀行为。结果表明:不锈钢以及涂层试样的腐蚀动力学近似服从抛物线规律;24 h腐蚀后,不锈钢试样增重最大,涂层试样增重比不锈钢试样小,三种涂层试样中,增重从大到小依次是:未处理的涂层试样、真空扩散退火试样及预氧化试样。不锈钢在Na2SO4盐膜下腐蚀24 h后,形成了以Cr2O3和Ni O为主,及少量Fe2O3的氧化膜;在不锈钢表面溅射Al Y涂层并经过适当的预处理,促进了表面Al2O3及Cr2O3保护膜的形成,抑制了基体金属的氧化,提高了不锈钢的热腐蚀抗力。     

稀土元素对合金高温氧化的影响

研究表明在形成Cr2O3/Al2O3膜的合金内添加微量稀土元素,可促进Cr/Al的选择性氧化,改变Cr2O3/Al2O3膜的生长传质机制,降低氧化膜的生长速率并改善其粘附性,从而显著提高合金的抗高温氧化性能。然而,稀土元素对合金高温氧化行为的影响机制目前尚存争议。在系统归纳近年来前人研究成果的基础上,对已有稀土元素微观作用模型进行了总结,并从稀土元素对Cr2O3和Al2O3膜的生长传质机制和氧化膜及氧化膜与金属基体界面的物理、化学特性的影响等方面探讨了其作用机制。     

NiAl-30.75Cr-3Mo-0.25Ho的高温氧化行为

研究了NiAl-30．75Cr-3Mo-0．25Ho合金在1300～1500K空气中的氧化行为。实验结果表明：在实验温度范围内,NiAl-30．75Cr-3Mo-0．25Ho合金的抗氧化性优于NiAl-31Cr-3Mo合金,与NiAl微晶涂层相当。氧化后,合金的表面生成了连续、致密的α-Al2O3防护层。在合金表面的胞界处有少量的富稀土氧化物相析出。合金抗氧化性的提高主要是由于稀土元素Ho的加入,减短了θ-Al2O3向α—Al2O3的转变时间范围;在高温氧化过程中,表面氧化膜Al2O3中晶粒度减小和形成了裂纹,延缓了氧化膜的剥落时间。由于稀土元素效应与能生成挥发物的Cr,Mo合金化元素的添加导致了合金的氧化增重小于纯NiAl合金氧化。     

硼酰化钴在橡胶与镀锌钢丝粘合中的应用研究

研究硼酰化钴的用量变化对丁苯橡胶／天然橡胶与镀锌钢丝粘合的影响,通过表面分析对其粘合机理进行了研究。研究表明：硼酰化钴对丁苯橡胶／天然橡胶与镀锌钢丝粘合的粘合增强作用十分明显。硼酰化钴添加2phr左右,粘合性能最佳,同时硫化胶的物理性能得到改善。X-射线光电子能谱分析表明,粘合物镀锌钢丝界面中存在ZnO、ZnS、CoS2,说明粘合时发生了Zn的硫化反应,硼酰化钴中的钴向钢丝表面迁移,继而在锌层中扩散,提高了ZnO和ZnS晶格的缺陷浓度,这两种行为的共同作用,使橡胶与镀锌钢丝的粘合强度显著提高。     

金刚石颗粒表面Cr金属化及薄膜间界面扩散反应的研究

运用直流磁控溅射法可在金刚石颗粒表面沉积150nm的金属Cr层.在超高真空条件下,经300-600℃的热退火处理,可促进Cr膜与金刚石基底间的界面扩散和反应.利用俄歇电子能谱研究了Cr/金刚石颗粒界面的结合状态,发现Cr与金刚石薄膜发生了强烈的界面扩散,Cr元素渗入金刚石层达90nm,并在界面上发生化学反应形成Cr的碳化物层.对界面扩散反应动力学的研究表明,Cr/金刚石界面扩散反应的表观活化能为38.4kJ/mol,界面扩散反应主要由碳的扩散过程控制.热处理温度越高,界面扩散及反应越显著,但不利于碳化物层生成的氧化反应速度也会有所增加,界面反应产物从Cr₂C₃转变为Cr₂C物种.延长热处理时间有利于金属碳化物的生成,同样导致界面反应产物从Cr₂C₃转变为Cr₂C物种.     

铈对铁-铬合金表面氧化膜成份的影响

电子探针微区分析表明,经1000℃(或1100℃)氧化1小时后,Fe-15Cr合金的氧化膜表层为均匀的铁-铬氧化物;Fe-15Cr-0.30Ce合金的氧化膜表层则密布富铬氧化物。此二合金继续氧化时,氧化膜表层都逐渐成为均匀的富铬氧化物,成份与Cr_2O_3接近。在1200℃氧化的Fe-30Cr和Fe-30Cr-0.2Ce合金表面,富铬氧化膜形成迅速,0.1小时后,膜表面的成份已与Cr_2O_3相近。长时间氧化后,两种无铈合金的富铬氧化膜减少,富铁氧化物增多,但铁离子在富铬氧化物中的固溶浓度低于1wt％。在两种含铈合金的氧化膜中,铈离子在表层的浓度比表层以下高一个数量级。     

纳米CeO2对Ni基合金激光熔覆层的组织与耐蚀性的影响

利用5 kWCO2激光器,在Q235低碳钢表面熔覆微米或纳米CeO2/Ni基合金复合材料,制备了涂层。利用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪分析了熔覆层的组织和相结构,利用CHI604b型电化学分析仪测定了熔覆层的阳极极化曲线。结果表明：加入微米CeO2的熔覆层组织明显细化,并出现大量的等轴晶,加入纳米CeO2的熔覆层等轴晶更加细小,并且组织致密;加入微米CeO2后Ni基合金熔覆层主要相结构的为γ-Ni,Cr23C6,CeNi3,γ-CeO2,Ni3Si和Ni3B等相,加入纳米CeO2的熔覆层中出现γ-Ni,Cr23C6,CeNi3,CeNi5,Ni3Si和Ni3B等相;当纳米CeO2的添加量为1.5%时,熔覆层的耐蚀性能大幅度提高,并且形成相对稳定的钝化膜。     

铸铁表面激光熔化添加Al—Y合金改性

在灰铸铁表面,采用高能激光束辐照,同时添加Al-Y合金粉末,在适当条件F,可得到含钇的改性层。利用金相、电子显微镜和电子探针观察并分析了改性层中钇的存在形态、深度迁移及在层断面上的分布。同时讨论了激光合金化系统的表面冶金过程及钇的某些热力学行为和迁移机制。     

碳纳米管添加剂对质子交换膜燃料电池低铂载量膜电极性能的影响研究

以碳纳米管（CNT）作为低铂载量膜电极（CCM）催化层（0.1 mg_Pt·cm^-2）添加剂，研究了CNT的添加方式对催化层微观结构以及膜电极性能的影响.结果表明，与常规低铂载量催化层相比，在其表面喷涂一层CNT或将CNT均匀分散到Pt/C催化层中均有利于提升低铂载量膜电极的输出性能，在70℃和100%相对湿度条件下最高输出功率比常规低铂载量膜电极的0.522 W·cm^-2分别提升了22.4%和60.0%，并且均匀分散添加方式优于分层添加方式.其原因在于分层添加CNT后改善了低铂催化层和气体扩散层之间的接触界面，降低了催化层与扩散层间的接触电阻，而均匀分散添加方式除了可降低界面接触电阻外，还显著改善了低铂催化层中的气体传输，大幅提升了Pt催化剂的利用效率，使得膜电极电化学反应电阻明显降低.进一步对均匀分散添加方式中CNT的载量进行优化，表明CNT添加量为37.5 μg·cm^-2时电池输出性能最佳，70℃和100%相对湿度条件下的最大输出功率达到0.91 W·cm^-2.本研究工作表明，将CNT均匀分散添加到催化层中是一种有效提升低铂载量膜电极性能的方法.     

改性316L不锈钢表面聚苯胺的制备及电化学性能

采用原位氧化技术调整316L不锈钢(SS316L)基体元素Cr和Ni在界面的浓度和分布, 形成了Ni和Cr富集改性界面. 应用计时电位技术, 通过Cr和Ni改性层催化草酸溶液中的苯胺单体在其表面吸附并聚合, 在SS316L表面沉积了附着力良好的聚苯胺(PANI)膜. 与SS316L相比, 表面富Ni-Cr的SS316L在涂覆PANI膜后, 在80 ℃ 0.5 mol/L H₂SO₄+5 mg/L F^-溶液中阳极和阴极的腐蚀电位分别提高470和500 mV, 维钝电流均下降2~3个数量级; 在模拟质子交换膜燃料电池运行环境中, 经36000 s恒电位极化, 其阳极和阴极的腐蚀电流分别下降约1和2个数量级, 腐蚀速度分别约为6~9 和< 5 μA/cm²; 在1.4 MPa压力下, 聚苯胺膜层与Toray 060碳纸间接触电阻下降约250 mΩ·cm². SS316L表面形成富Ni-Cr改性层并涂覆聚苯胺膜后, 其耐蚀性和导电性均明显优于原始SS316L, 这主要取决于富Ni-Cr改性层的结构、 组成和聚苯胺膜的厚度.     

高频脉冲沉积微晶Ni-20Cr-Y2O3ODS合金涂层

采用高频电脉冲沉积技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面上沉积了含弥散Y2O3氧化物的纳米级MGH754 ODS合金微晶涂层, 涂层与基体具有冶金结合. 在1 000℃静态空气中100 h恒温氧化实验结果表明:微晶化和添加弥散氧化物促进了涂层中的铬选择氧化形成Cr2O3, 并提高了表面氧化膜的黏附性, 改善了不锈钢抗高温氧化性能.     

频脉冲沉积微晶Ni-20Cr-Y_2O_3ODS合金涂层

采用高频电脉冲沉积技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面上沉积了含弥散Y2O3氧化物的纳米级MGH754 ODS合金微晶涂层, 涂层与基体具有冶金结合. 在1 000℃静态空气中100 h恒温氧化实验结果表明：微晶化和添加弥散氧化物促进了涂层中的铬选择氧化形成Cr2O3, 并提高了表面氧化膜的黏附性, 改善了不锈钢抗高温氧化性能.     

铈对00Cr17铁素体不锈钢高温抗氧化性的影响

利用电子分析天平、场发射扫描电镜、XRD衍射仪研究了不同Ce含量对00Cr17铁素体不锈钢高温抗氧化性的影响。结果表明:00Cr17钢中加入Ce后,钢的抗氧化性能得到提高,在1000℃以上时效果更加显著。氧化温度在700~1000℃范围内,随着Ce添加量的增加,氧化速率常数kp减小,氧化激活能提高,氧化膜由Cr2O3单相组成,而氧化温度在1100℃时,实验钢的氧化膜由Cr2O3和Fe2O3两相组成,Ce减缓了Fe2O3相的形成速率。Ce改善00Cr17铁素体不锈钢抗氧性的主要原因是降低了氧化物的生长速率,提高了氧化膜的致密性,增强了氧化膜与基体的粘附性。     

La0.8Sr0.2Mn（Fe）O3-δ作为SOFC合金连接体系保护涂层的作用效果

工作温度在800℃以下的固体氧化物燃料电池可采用铁素体不锈钢SUS430（含Cr16％-17％（质量分数））作为连接体材料，然而不锈钢在高温下极易发生氧化形成Cr2O3和Fe3O4等尖晶石相化合物，从而大大地降低了电池的性能。本研究的主要目的是通过空气等离子喷涂（APS）La0.8Sr0.2Mn（Fe）O3-δ（LSM20）和La0.8Sr0.2Mn（Fe）O3-δ（LSF20）保护性涂层来降低合金的氧化生长速率，尤其是减少Cr2O3相的生长。采用XRD和SEM／EDX表征了氧化层的相组成和微观结构特征。在800℃空气中进行了热震实验，经50次循环，LSM20和LSF20涂层合金十分稳定，而SUS430合金氧化层表现出明显地剥落和失重现象。LSF20涂层具有明显的氧化增重速率慢，氧化后界面电阻低，能有效地抑制Cr向合金表面扩散等优点，在800℃空气中氧化1000h后，LSF20涂层合金的界面电阻比LSM20涂层合金的降低了23倍。     

电子能谱法研究羟基乙叉二膦酸体系电镀锡钴合金镀层的表面膜

本文报道用XPS和AES研究羟基乙叉二膦酸(HEDP)体系电镀Sn-Co合金镀层(Sn 44原子％,CO56原子％)在空气中自然形成的表面氧化膜的组成和厚度.根据研究结果,认为表面氧化膜可能是Co(OH)_2和SnO_2·xH_2O形成的水合复合氧化物.表面氧化膜厚度,根据实验数据近似计算,约为4.7～10A,表明氧化膜只有几个原子层厚度.另外.清除氧化膜后合金表层Sn/Co相对原子浓度比(～31/68)低于体相Sn/Co原子浓度比(～44/56).说明氩离子溅射后台金表层是Co富集的.