本文關(guān)鍵詞：多元銅鎳基合金的高溫氧化行為研究

  更多相關(guān)文章： 多元銅鎳基合金 組織結(jié)構(gòu) 硬度 高溫氧化

【摘要】：本文采用真空熔煉爐制備多元銅鎳基合金,并對(duì)合金進(jìn)行均勻化處理。利用金相顯微鏡、XRD、SEM和顯微硬度計(jì)對(duì)多元銅鎳基合金的組織結(jié)構(gòu)、硬度和高溫氧化行為進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明Si元素能顯著提高銅鎳合金的硬度,但不能提高銅鎳合金的高溫抗氧化性能,Cr、Al、Zr、稀土等元素對(duì)合金的高溫抗氧化性能均有不同程度的提高。(1)Cu-Ni-Cr合金的鑄態(tài)組織由α-Cu相和β-Cr相組成,退火后,合金的顯微組織細(xì)化,一部分Cr被固溶在α-Cu相中。Cu-Ni-Cr合金在高溫氧化過(guò)程中容易產(chǎn)生氧化脫落,其抗氧化性能較差。(2)Cu-Ni-Cr合金中添加鋁元素,Al含量為4wt.%時(shí),合金組織中產(chǎn)生少量的Ni Al相,Ni Al相的含量隨著Al含量增加而增加。Al含量為8wt.%時(shí),Ni Al相在退火后全部固溶于基體中,Al元素的添加使β相成小顆粒均勻分布于基體上。Al含量為12wt.%時(shí),退火后有Ni Al相在晶界處析出。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明合金中添加8wt.%Al元素為合適,氧化時(shí)在合金表面形成Al2O3膜層,對(duì)合金的抗氧化性能有一定的提高。(3)Cu-Ni-Cr-Al合金中添加硅元素,合金的組織中生成Ni2Si相,隨著合金中Si元素的增加Ni Al相逐漸減少,Ni2Si相強(qiáng)度比基體相高,起到第二相強(qiáng)化的作用,使合金的硬度顯著增大。而合金氧化實(shí)驗(yàn)表明Si元素添加進(jìn)Cu-Ni-Cr-Al合金中不能改善合金的氧化性能。(4)Cu-Ni-Cr-Al合金中添加鋯元素,合金織中Zr元素主要聚集在晶界上。試驗(yàn)溫度為700℃時(shí),鋁的氧化物主要以θ-Al2O3等亞穩(wěn)相存在,氧化過(guò)程中部分θ相轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al2O3,發(fā)生體積收縮,產(chǎn)生氧化物開(kāi)裂與剝落。試驗(yàn)溫度為800℃時(shí),在合金表面快速形成連續(xù)的Al2O3氧化物膜,在氧化膜下形成了顆粒狀的富Cr氧化物的內(nèi)氧化層。試驗(yàn)溫度為850℃時(shí)Al2O3氧化膜和富Cr內(nèi)氧化層厚度均增大。850℃氧化溫度下,有利于θ-Al2O3亞穩(wěn)相快速轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al2O3或Al、O原子直接生成α-Al2O3。(5)Cu-Ni-Cr-Al-Zr合金中添加少量稀土元素Ce,Ce與合金中的各元素形成高熔點(diǎn)化合物,這些化合物常以極微細(xì)顆粒懸浮于熔體之中,氧化時(shí)阻礙Cr、Al和其他元素的擴(kuò)散,在合金表面很快形成一層薄的Cr2O3氧化膜,不能完全阻止氧和金屬原子的擴(kuò)散,合金中的Al向表面擴(kuò)散。表面的Cr2O3氧化膜上形成了一層Al2O3氧化膜。Cr2O3氧化膜和Al2O3氧化膜非常薄與基體結(jié)合緊密,提高了氧化膜與基體合金的粘附性能和抗高溫氧化性能。
【關(guān)鍵詞】：多元銅鎳基合金 組織結(jié)構(gòu) 硬度 高溫氧化
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG146.11
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 引言12
• 1.2 高溫氧化12-19
• 1.2.1 高溫氧化定義12-13
• 1.2.2 合金氧化的熱力學(xué)13-14
• 1.2.3 合金氧化的動(dòng)力學(xué)14-16
• 1.2.4 氧化膜的完整性和保護(hù)性16-18
• 1.2.5 提高合金抗氧化的可能途徑18-19
• 1.3 合金元素對(duì)銅基合金高溫氧化性能的影響19-21
• 1.4 研究意義及研究?jī)?nèi)容21-24
• 1.4.1 研究意義21-22
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容22-24
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方法24-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備24-25
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料24
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備24-25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法25-27
• 2.2.1 技術(shù)路線25
• 2.2.2 銅鎳基合金的制備25-26
• 2.2.3 均勻化退火26
• 2.2.4 微觀組織分析26-27
• 2.2.5 顯微硬度測(cè)量27
• 2.2.6 合金的氧化實(shí)驗(yàn)27
• 2.2.7 氧化膜形貌、成分和組織結(jié)構(gòu)27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第三章 銅鎳基合金的組織結(jié)構(gòu)與硬度28-42
• 3.1 Cu-Ni-Cr合金的微觀組織28-29
• 3.1.1 合金的鑄態(tài)組織28
• 3.1.2 合金的退火組織28-29
• 3.2 Cu-Ni-Cr-Al合金的微觀組織29-32
• 3.2.1 合金的鑄態(tài)組織29-30
• 3.2.2 合金的退火組織30-31
• 3.2.3 合金的硬度31-32
• 3.3 Cu-Ni-Cr-Al-Si合金的微觀組織32-34
• 3.3.1 合金的鑄態(tài)組織32-33
• 3.3.2 合金的退火組織33-34
• 3.3.3 合金的硬度34
• 3.4 Cu-Ni-Cr-Al-Zr合金的微觀組織34-37
• 3.4.1 合金的鑄態(tài)組織34-35
• 3.4.2 合金的退火組織35-37
• 3.4.3 合金的硬度37
• 3.5 Cu-Ni-Cr-Al-Zr-Ce合金的微觀組織37-40
• 3.5.1 合金的鑄態(tài)組織37-38
• 3.5.2 合金的退火組織38-39
• 3.5.3 合金的硬度39-40
• 3.6 本章小結(jié)40-42
• 第四章 合金的高溫氧化性能42-70
• 4.1 Cu-Ni-Cr合金的高溫氧化42-45
• 4.1.1 氧化動(dòng)力學(xué)曲線42-43
• 4.1.2 氧化膜的表面形貌43-44
• 4.1.3 分析與討論44-45
• 4.2 Cu-Ni-Cr-Al合金的高溫氧化45-54
• 4.2.1 合金的高溫氧化45-47
• 4.2.1.1 氧化動(dòng)力學(xué)曲線45-46
• 4.2.1.2 氧化膜形貌和組成46-47
• 4.2.2 合金的高溫氧化47-50
• 4.2.2.1 氧化動(dòng)力學(xué)曲線47-48
• 4.2.2.2 氧化膜形貌和組成48-50
• 4.2.3 合金的高溫氧化50-52
• 4.2.3.1 氧化動(dòng)力學(xué)曲線50-51
• 4.2.3.2 氧化膜形貌和組成51-52
• 4.2.4 分析與討論52-54
• 4.3 Cu-Ni-Cr-Al-Si合金的高溫氧化54-56
• 4.3.1 氧化動(dòng)力學(xué)曲線54-55
• 4.3.2 氧化膜形貌和組成55-56
• 4.3.3 分析與討論56
• 4.4 Cu-Ni-Cr-Al-Zr合金的高溫氧化56-65
• 4.4.1 合金的高溫氧化56-59
• 4.4.1.1 氧化動(dòng)力學(xué)曲線56-57
• 4.4.1.2 氧化膜形貌和組成57-59
• 4.4.2 合金的高溫氧化59-62
• 4.4.2.1 氧化動(dòng)力學(xué)曲線59-60
• 4.4.2.2 氧化膜的表面與截面形貌60-62
• 4.4.3 合金的高溫氧化62-64
• 4.4.3.1 氧化動(dòng)力學(xué)曲線62-63
• 4.4.3.2 氧化膜形貌和組成63-64
• 4.4.4 分析與討論64-65
• 4.5 Cu-Ni-Cr-Al-Zr-Ce合金的高溫氧化65-68
• 4.5.1 氧化動(dòng)力學(xué)曲線65-66
• 4.5.2 氧化膜的表面形貌66-67
• 4.5.3 分析與討論67-68
• 4.6 本章小結(jié)68-70
• 第五章 結(jié)論與展望70-72
• 5.1 結(jié)論70-71
• 5.2 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-78
• 附錄：攻讀碩士期間發(fā)表的論文和參與科研項(xiàng)目78

【參考文獻(xiàn)】

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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本文編號(hào)：1088643