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采用粉末冶金方法制各不同石墨含量(0%、3%、6%)的镍基高温合金,研究合金材料在900℃和100 h下的恒温氧化行为,用扫描电镜和X射线衍射对其氧化表面形貌和成分进行观察和分析.结果表明:石墨含量较低(0%,3%)时,镍基合金氧化动力学符合抛物线规律,表面氧化膜无剥落;石墨含量为0%的合金氧化膜由Cr2O3和NiCr2O4组成,石墨含量为3%的合金氧化膜由Cr2O3组成,当石墨含量增加到6%时,大量石墨的氧化分解导致合金初始氧化严重,石墨分解后的孔洞加速氧化反应过程.根据氧化膜的组成分析了合金的氧化机制.

关键词: 镍基高温合金 , 石墨 , 氧化动力学 , 氧化机制

高铜镍结构钢高温氧化层和内表层缺陷研究

刘翊之 , 杨才福 , 柴锋 , 苏航

材料科学与工艺

为了改善高铜镍结构钢的热加工性能,对其高温氧化行为进行了研究.通过扫描电镜和热力学计算分析了氧化层的形貌和组成.研究表明:实验钢氧化层厚度随温度的升高和时间的延长基本呈线性增大;温度高于l 150℃条件下氧化层和基体间出现氧化产物沿奥氏体晶界分布的网状过渡层,该结构属于一种内表层缺陷.Cu以固溶体形式存在于氧化层中.高温氧化过程中形成的富Si液相向奥氏体晶界渗透是形成这种内表层缺陷的主要原因,而钢中含量较高的Ni加大了氧化层与基体间界面的粗糙度,两种元素协同作用促进形貌复杂的过渡层的形成.

关键词: 高铜镍结构钢 , 高温氧化 , 富Si氧化产物 , 内表层缺陷 , 热力学计算 , 氧化机制

S31042奥氏体耐热钢高温蒸汽氧化行为

王斌 , 刘正东 , 程世长 , 刘春明 , 王敬忠 , 包汉生

物理测试

利用蒸汽氧化试验平台,模拟锅炉运行工况基本相似的高温蒸汽环境,对S31042奥氏体耐热钢进行了650和700℃蒸汽氧化试验.分析了氧化层的形貌、相组成和成分分布,结果表明,随着氧化时间的增长,氧化层厚度明显增加,分层现象明显,可分为内、外两层,外层为疏松多孔结构的富铁氧化物,内层为富铬氧化物；CrO2 (OH)2的挥发导致了外层富铁氧化物的形成,(Fe/Cr)3O4内层的形成能够有效减缓蒸汽氧化进程,进入稳态氧化阶段后氧化层厚度将基本保持不变.

关键词: S31042奥氏体耐热钢 , 高温蒸汽氧化 , 氧化层 , 氧化机制

2D-C/SiC复合材料的氧化损伤及刚度模型

杨成鹏 , 矫桂琼 , 王波 , 杜龙

复合材料学报

采用不同界面强度的2种2D～C/SiC试件,在空气环境中进行700℃无应力氧化试验.通过扫描电镜(SEM)分析发现:材料表面的氧化机制为反应控制,纤维均匀变细;内部的氧化机制为扩散控制,被氧化的纤维产生了缺口或者局部缩颈现象.纤维氧化使有效承载面积减小,导致材料的模量和强度下降.强界面材料模量高而强度低,断口整齐;弱界面材料模量低而强度高,纤维拔出较长.基于以上SEM分析结果,建立了细观力学模型,对起始模量进行模拟计算,获得了与试验值比较吻合的结果.

关键词: 2D-C/SiC , 界面 , 模量 , 氧化机制 , 细观力学

无应力氧化下C/SiC复合材料弹性性能模拟及验证

孙志刚 , 王振剑 , 宋迎东

复合材料学报

结合复合材料氧化质量损失率模型和混合率公式,发展了单向C/SiC复合材料在无应力氧化下的弹性模量预测方法.对400～700℃和700～900℃两种氧化机制下C/SiC复合材料的弹性模量进行了预测,分析了氧化温度、氧化时间和纤维体积含量对C/SiC复合材料弹性模量的影响.开展了单向C/SiC复合材料在650℃和800℃空气环境下的无应力氧化试验,建立了复合材料质量损失率与氧化时间的变化关系,得到了氧化后材料拉伸应力-应变曲线.同时,将理论预测值与试验结果进行对比,发现理论值与试验值基本吻合,从而验证了该方法能够有效地预测无应力氧化下陶瓷基复合材料的弹性性能.

关键词: C/SiC复合材料 , 氧化 , 无应力 , 弹性模量 , 氧化机制

Ti3SiC2-64vol%SiC复相陶瓷高温氧化机理研究

唐会毅 , 朱德贵 , 刘博 , 孙红亮

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00821

采用热等静压原位合成了高致密的Ti3SiC2-64vol%SiC复相陶瓷.通过热重实验研究其在1100～1450℃中空气气氛的高温氧化行为和机理.研究显示,复相陶瓷的等温动力学曲线遵循抛物线型氧化或抛物线型-直线型氧化规律.SiC(64vol%)的引入显著提高了Ti3SiC2-SiC材料的抗氧化能力.XRD及SEM-EDS分析显示,氧化膜由外层金红石型TiO2和非晶态SiO2组成,过渡层为TiO2与SiO2混合物.高温下(1400℃),非晶态SiO2的形成改变了TiO2膜的生长形态,形成致密TiO2膜,有效阻碍了氧的扩散.长时间氧化其抛物线速率常数比在1200℃下氧化低一个数量级.材料在1400℃下的抗氧化性能明显优于在1200℃下的抗氧化性能.

关键词: Ti3SiC2-64vol％SiC复相陶瓷 , 氧化机制 , 扩散机理 , 热等静压

可见光响应PANI/TiO2和PoPD/TiO2纳米材料的氧化机制及协同-光敏化作用

杨传玺 , 王炜亮 , 董文平 , 王小宁 , 宗万松

环境化学 doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2016.01.2015091106

利用原位氧化聚合法制备pdyaniline( PANI)/TiO2和poly-o-phenylenediamine( PoPD)/TiO2纳米材料,通过XRD、元素分析、UV-Vis DRS和循环伏安曲线等方式进行表征,以亚甲基蓝为模拟污染物,考察pH值以及导电聚合物/TiO2浓度对光催化效果的影响,通过捕捉实验判定不同活性物种在光催化过程中的贡献.结果表明,PANI和PoPD没有改变TiO2的粒径和物相,PANI/TiO2、PoPD/TiO2和TiO2的禁带宽度分别为2.82 eV、2.89 eV和3.09 eV;溶液pH值越高,导电聚合物/TiO2纳米材料的光催化活性越高;PANI/TiO2和PoPD/TiO2纳米材料浓度在光催化降解过程中存在的最佳值分别为1 g·L-1和1.5 g·L-1 ,PANI/TiO2和PoPD/TiO2纳米材料光催化过程中活性氧物种的贡献顺序分别为·OH > h+>·O-2 ,·OH ≈ h+>·O-2 .重复利用实验结果表明制备的PANI/TiO2和PoPD/TiO2纳米材料具有良好的光催化稳定性.导电聚合物和TiO2之间的协同-光敏化作用是CPs/TiO2纳米材料光催化活性得到提高的主要原因.

关键词: 可见光响应 , 导电聚合物 , 二氧化钛 , 氧化机制 , 协同-光敏化作用

Ti-42Al-8Nb合金氧化膜的XPS研究

刘杰 , 薛祥义

稀有金属材料与工程

以Ti-42Al-8Nb(at％)合金为研究对象,将其置于900℃空气气氛中氧化20 h,重点采用XPS手段对合金表面氧化膜结构、相组成及成分分布进行了分析.结果表明:合金经20 h氧化后,XRD结果显示氧化膜主要由A12O3和TiO2混合物组成,而经XPS结果分析可知氧化膜最外层只有TiO2一种物质,次外层由Al2O3、3种不同价态的Ti氧化物及少量TiN组成,且沿基体到外表层的方向,Ti的高价氧化物含量逐渐增多,最外表面只有TiO2,另外2种低价Ti氧化物含量为零,说明整个系统通过O原子的溶解、扩散完成氧化过程,导致氧化反应随时间和样品深度发生阶段性变化,从而使氧化膜沿深度方向表现出物质种类及其含量的不同.

关键词: TiAl合金 , 高温氧化 , 氧化膜 , XPS , 氧化机制