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【水氧腐蝕】探究水蒸氣對 NiAl 合金在 950°C 下生長的氧化鋁相變的影響

發布時間:

2025-03-18

北京航空航天大學材料科學重點實驗室郭洪波教授團隊在期刊《Corrosion Science》上發表了題為“Effect of water vapor on the phase transformation of alumina grown on NiAl at 950℃”的論文。研究分析了NiAl合金在950℃溫度下,干燥氧氣和含有15%水蒸氣的氧氣環境下的相變。

北京航空航天大學材料科學重點實驗室郭洪波教授團隊在期刊《Corrosion Science》上發表了題為Effect of water vapor on the phase transformation of alumina grown on NiAl at 950的論文。研究分析了NiAl合金950℃溫度下,干燥氧氣和含有15%水蒸氣的氧氣環境下的相變。

研究背景

 
NiAl合金因其高熔點(1640)和優異的高溫抗氧化性能,廣泛應用于高溫領域。其中抗氧化主要來源于表面形成的致密α-Al2O3氧化層,但在低溫段或氧化初期表面會形成亞穩態的氧化鋁(γ-Al?O?)。因此快速將亞穩態氧化鋁轉變為α-Al?O?對提高抗氧化性至關重要。目前一些研究表明水蒸氣會抑制相變,而另一些研究則表明水蒸氣會加速相變。本文旨在探討水蒸氣對NiAl合金上θ-Al?O?α-Al?O?相變的影響。

研究方法

1.實驗方法:

1)NiAl合金通過電弧熔煉制備,并在1050°C真空退火2小時。樣品切割成圓盤狀(直徑10 mm,厚度3 mm),表面研磨至2000并用丙酮清洗。

2)水氧實驗:950°C下進行等溫氧化實驗,一組為純氧氣,另一組是含有15%水蒸氣的氧氣。水蒸氣通過兩個蒸餾水飽和器生成,流量約為100 ml/min

 

 

2.實驗表征

1)氧化動力學:通過電子天平測量樣品重量變化

2)表面形貌:使用場發射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)觀察氧化層表面形貌。

3)相分析:使用光致發光光譜(PSL)分析氧化鋁的相組成。

 

 

Fig.3 (b) 16 h in dry O2; (e)16 h in O2 + H2O;

研究結果

1.水蒸氣顯著促進了NiAl合金在950°C下氧化生成的θ-Al?O?α-Al?O?的轉變。

2.在含15%水蒸氣的氧氣中,氧化層更致密且均勻,抗氧化性能優于純氧氣環境。

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DOI10.1016/j.corsci.2011.05.029

 

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