Cr20Ni80合金是鎳鉻系電熱合金中最為重要的牌號(hào)之一,在家用電器、工業(yè)熱處理爐等電加熱領(lǐng)域被廣泛使用。由于Cr20Ni80合金從室溫到熔點(diǎn)組織不發(fā)生相變,一直為單一的奧氏體組織,這就使得Cr20Ni80合金的各項(xiàng)性能穩(wěn)定,具有優(yōu)良的綜合性能,如通電加熱過(guò)程中電阻率穩(wěn)定、合金熔點(diǎn)高、熱膨脹系數(shù)較小、高溫抗氧化性能優(yōu)異、高溫強(qiáng)度和力學(xué)性能良好,且室溫下無(wú)磁性等諸多優(yōu)點(diǎn)。近些年,電熱合金的研究是國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)。我國(guó)學(xué)者對(duì)于電熱合金的研究已有多年發(fā)展歷史,目前我國(guó)發(fā)展成為電熱合金生產(chǎn)大國(guó),可生產(chǎn)各種牌號(hào)的電熱合金,并且研究水平早已達(dá)到了研制新型電熱合金的程度,建立了具有我國(guó)特點(diǎn)的電熱合金體系。但是,我國(guó)生產(chǎn)的Cr20Ni80電熱合金相較于國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的質(zhì)量仍然有一定程度的差距,主要體現(xiàn)在Cr20Ni80電熱合金使用壽命方面,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于進(jìn)口產(chǎn)品的使用壽命。由于Cr20Ni80電熱合金的服役環(huán)境一般都處于中高溫環(huán)境中,所以高溫抗氧化性能對(duì)其服役壽命有著極大的影響。合金的高溫抗氧化性能又與服役過(guò)程中形成的氧化膜及其失效原因有著直接關(guān)系,因此為了提高Cr20Ni80電熱合金的使用壽命... 

【文章來(lái)源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：98 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鎳鉻二元合金相圖[9]

滲鋁涂層對(duì)Cr20Ni80電熱合金抗氧化性能研究及失效分析4化過(guò)程基本上可分為五個(gè)階段。前三個(gè)階段為氧化初期階段，是氣-固反應(yīng)階段；第四階段為氧化膜生長(zhǎng)可能階段；第五階段為氧化膜形成階段。氧化膜的性質(zhì)又決定了金屬高溫抗氧化性能的好壞[16]。圖1.2金屬氧化過(guò)程圖1.3.2金屬高溫氧化熱力學(xué)在高溫氧化物生成的過(guò)程中，需要考慮在化學(xué)熱力學(xué)中判斷反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行方向的吉布斯自由能熱力學(xué)函數(shù)。吉布斯自由能是化學(xué)反應(yīng)穩(wěn)定平衡的判據(jù)之一。在通常的高溫氧化情境下，吉布斯自由能的變化量△G是指金屬與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)能量。這個(gè)變化量涉及氧化物的生成，同時(shí)也指示著氧化反應(yīng)可能的前進(jìn)方向。氧化反應(yīng)發(fā)生在吉布斯自由能較低的方向上。如圖1.3所示，是Ellingham/Richardson標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能G0-T圖[17]。從圖中可以直接讀出給定溫度下金屬氧化反應(yīng)的G0值。G0值愈負(fù)，則該金屬的氧化物愈穩(wěn)定，即圖中線(xiàn)的位置愈低，它所代表的氧化物就愈穩(wěn)定，并且優(yōu)先發(fā)生氧化反應(yīng)。同時(shí)，它還可以預(yù)測(cè)一種金屬還原另一種金屬氧化物的可能性，即圖中下方位置的金屬可以還原上方位置金屬的氧化物。從圖中可以觀察到，Al元素、Cr元素和Si元素靠近圖的下方，它們的氧化物Al2O3、Cr2O3、SiO2形成速度快，穩(wěn)定性強(qiáng)，是優(yōu)異的保護(hù)性氧化膜[16]。

碩士學(xué)位論文5圖1.3Ellingham/Richardson標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能G0-T圖[17]1.3.3金屬高溫氧化動(dòng)力學(xué)一般情況下，氧化速率測(cè)量的是氧化物的累積量（即氧化物層厚度或氧化膜重量的變化）隨時(shí)間的變化規(guī)律[18]。離子擴(kuò)散控制的氧化過(guò)程經(jīng)由相關(guān)的簡(jiǎn)化處理后，可以引入三類(lèi)主要的簡(jiǎn)化方程來(lái)表達(dá)金屬材料的氧化速率。這三類(lèi)氧化過(guò)程為線(xiàn)性規(guī)律、拋物線(xiàn)規(guī)律和對(duì)數(shù)規(guī)律[18-21]。如表1.2所示，為氧化反應(yīng)規(guī)律及特征[22]。表1.2氧化反應(yīng)規(guī)律及特征[22]規(guī)律表達(dá)式氧化速度氧化特征線(xiàn)性規(guī)律△W=ktdWdt=k氧化反應(yīng)速率為常數(shù)，氧化膜對(duì)金屬的氧化無(wú)保護(hù)作用拋物線(xiàn)規(guī)律△W2=ktdWdt=k△W氧化膜連續(xù)致密，具有一定的保護(hù)能力對(duì)數(shù)規(guī)律△W=Kln(kt+c)dWdt=Ktkt+c氧化前期氧化速度快，隨后氧化速度減慢圖1.4是金屬氧化動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)，金屬與合金的氧化動(dòng)力學(xué)規(guī)律受到多種因素的綜合影響，如氧化溫度與氧化時(shí)間。同一金屬在不同溫度下，氧化規(guī)律可能不同，同一溫度下，隨著氧化時(shí)間的延長(zhǎng)，氧化遵循的規(guī)律可能會(huì)從一種規(guī)律變成


本文編號(hào)：3075182