稀土Dy改性Fe-Cr合金和高能微弧沉积铝化物涂层的高温腐蚀
文献类型：学位论文
| 作者 | 郭平义 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-01-26 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 曾潮流 |
| 关键词 | Fe-Cr合金 稀土Dy 高能微弧合金化 Ni-Al涂层 Fe-Al涂层 电化学阻抗谱 氧化 沉积盐腐蚀 |
| 其他题名 | High Temperature Corrosion of Rare Earth Element Dy-Modified Fe-Cr Alloys and of aluminate coatings Prepared by High Energy Micro-Arc Alloying Process |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | 高温腐蚀性能对高温工业设备的选材至关重要。准确地原位无损地监控材料的高温腐蚀过程具有重要的理论与实际意义。电化学阻抗技术是研究腐蚀机制与腐蚀动力学过程的有效手段，并且通过阻抗测量可以获得反映腐蚀过程的许多信息。本文采用电化学阻抗谱技术研究高温合金氧化膜特性，以及固/熔融态沉积盐引起的金属材料的高温腐蚀过程，并应用高能微弧合金化方法制备Ni-Al和Fe-Al涂层。取得的主要成果如下： 研究了0.2和1mass%Dy对Fe-20Cr合金在900oC空气中的氧化性能的影响，并应用电化学阻抗技术在中性硫酸钠溶液中研究了合金表面氧化膜的电导率。结果表明， 加入Dy有助于促进合金表面富Cr氧化膜的形成，提高氧化膜的粘附性，从而改善合金的抗氧化性能，其中以0.2%Dy的作用效果更好。Fe-20Cr-Dy合金表面氧化膜在溶液中的电化学阻抗谱均由双容抗弧组成，这表明合金表面氧化膜是双层结构。Fe-20Cr-0.2Dy合金表面氧化膜的电导率最小，显示较好的抗氧化性能，这与动力学测量结果一致。 全球环境变暖问题促使人类寻求新的能源。由于生物质燃料如秸秆在燃烧过程中产生的CO2量几乎等于其生长过程中吸收的CO2，被认为是一种CO2中性燃料。因此，人们在考虑用生物燃料部分取代煤。但由于秸秆等生物质燃料含有大量的K、Cl和S，由此带来严重的KCl、K2SO4等沉积盐引起的腐蚀问题。为此，本文采用电化学阻抗技术研究了0.5KCl+0.5K2SO4(mol.%)引起的Fe-Cr合金在600oC-750oC空气气氛的腐蚀行为。研究结果表明，无论是在低于沉积熔点的600oC和650oC，还是在高于熔点的750oC，Fe-10Cr, Fe-20Cr, Fe-20Cr-0.2Dy和Fe-20Cr-1Dy合金均经历了孕育期和加速腐蚀期这二个腐蚀阶段，腐蚀孕育期随温度升高而缩短，合金表面形成疏松、多孔的腐蚀产物层。相应地，在600oC和650oC时，电化学阻抗谱由单容抗弧转变为扩散控制的特征，进而转变为双容抗弧。而在750oC时，则由双容抗弧转变为扩散控制特征；增加合金中的铬含量和加入适量的Dy有助于促进合金表面形成富Cr氧化膜，但对于延长合金腐蚀孕育期无明显影响。氯化-硫化-氧化是合金发生快速腐蚀的原因。 采用简单方便的高能微弧合金化技术(HEMAA)成功地制备了致密的Ni3A1(Cr)、NiAl微晶涂层，实现涂层与基体之间的冶金结合，而且涂层制备过程对基体的热影响很小。Ni3Al(Cr)涂层在900oC和1000oC空气中氧化时都具有比相应铸态合金Ni3Al(Cr)和K3高温合金更好的高温氧化性能，形成连续致密的、粘附性良好的富Al2O3氧化膜。这是由于晶粒细化增加了短路扩散路径，降低了形成富Al氧化膜所需的临界Al含量。 最后，采用HEMAA技术制备FeAl涂层用于保护熔融碳酸盐燃料电池316不锈钢双极板湿封区。在650oC熔融(0.62Li,0.38K)2CO3(mol.%)中的腐蚀研究表明，该涂层形成连续的富Al2O3氧化膜，耐蚀性能优于316不锈钢、铸态FeAl合金及Ni3Al(Cr)涂层。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 125 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17107]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 郭平义. 稀土Dy改性Fe-Cr合金和高能微弧沉积铝化物涂层的高温腐蚀[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2008. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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