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《中国海洋大学》 2011年
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Ni-Cr-Fe合金高温氧化成膜特性及氧化/碳化临界条件下膜组织演变规律的研究

初蕾  
【摘要】:Ni-Cr-Fe合金由于其表面可以形成一层均匀致密的Cr_2O_3保护膜,因此具有良好的耐氧化和抗渗碳性能,同时具有较好的高温蠕变强度,被广泛的应用于乙烯裂解炉的高温部件。随着乙烯裂解工艺的改进、裂解原材料的日渐复杂以及裂解深度的提高,裂解温度也随之有所提高,对乙烯裂解炉管材料的高温抗氧化/碳化性能也提出了更高的要求。Cr_2O_3保护膜在1000℃以下具有良好的稳定性和抗碳化性能,但当使用温度超过1000℃以后,Cr_2O_3容易分解为挥发性的CrO_3、CrO_2等氧化物,因此,单一的Cr_2O_3保护膜已经远远不能满足现代生产工艺的要求。通过合金化工艺加入其他合金元素,使合金表面形成一层稳定性更高的复合氧化膜成为当前抗碳化材料的研究热点之一。 本文以添加适量Si、Mn合金元素的铸态Ni-Cr-Fe合金为实验合金,系统的研究了预氧化工艺(温度、氧分压)及合金元素对合金表层氧化膜的物相组成、微观结构的影响;分析了MnO、Cr_2O_3及MnCr_2O_4尖晶石在碳化环境中的稳定性;并研究了预氧化合金表面复合氧化膜的热力学性能及抗碳化性能。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等多种测试方法对氧化膜的物相结构、表面形貌等进行了测试表征。 (1)通过改变预氧化温度及氧分压研究了预氧化工艺对氧化膜微观结构、成膜规律的影响。Ni-Cr-Fe合金在较低温度发生氧化时,共晶组织区域的相界可以为合金元素提供线状快速扩散通道,因此该区域形成的氧化膜较为发达主要以羽毛状为主;随着预氧化温度的提高,奥氏体的晶内扩散速率提高,该区域的合金元素主要通过表层Cr_2O_3氧化膜的缺陷向外扩散,逐渐有棒状Mn-Cr尖晶石生成,表层氧化膜趋向均匀。体系的氧分压对氧化膜的微观结构具有重要的影响,低氧分压时表层主要形成Cr_2O_3单一氧化膜,合金试样增重较大且氧化膜为多孔结构;随着氧分压的逐渐增大氧化膜也逐渐转变为致密的复合氧化膜,合金的氧化增重率降低。中等氧分压下复合氧化膜中Mn-Cr尖晶石含量最多。 (2)Ni-Cr-Fe合金氧化膜的生长动力学与合金基体的微观结构及其相应的Si含量密切相关。氧化过程中,Si含量较低的合金无法在合金基体与表层氧化膜界面处形成连续的SiO_2非晶层,因此氧化后所形成的氧化膜较厚且均匀;而Si含量较高的合金,奥氏体组织之上可以形成一层连续的SiO_2非晶层,阻碍了合金元素的扩散,导致表层氧化膜较薄,而在共晶组织区域形成不了连续的SiO_2非晶层,因此比较发达的脊状氧化物形成于共晶组织之上。合金元素Mn具有较大的扩散系数,致使Mn-Cr尖晶石在氧化膜的最外层生成。合金中Mn含量较低时,表层形成少量颗粒细小的Mn-Cr尖晶石;随着Mn含量的提高,表层Mn-Cr尖晶石形貌转变为板条状;如果合金中Si的含量较低而Mn的含量较高,则在合金表面形成星状的尖晶石相。 (3)通过对粉体MnO_2、Cr_2O_3及MnCr_2O_4尖晶石碳化性能的研究发现:MnO_2经高温烧结、碳化后转变为MnO,并在碳化过程中表现出较好的稳定性。Cr_2O_3在碳化初期表现出较好的稳定性,但随着碳化过程的进行Cr_2O_3转变为Cr_7C_3、Cr_(23)C_6和Cr_3C_2,表现为先失重后增重,组织结构也转变为多孔结构。MnCr_2O_4尖晶石在碳化过程中表现出极好的稳定性没有发生物相的转变。 (4)研究了不同成分合金预氧化处理后复合氧化膜的抗碳化性能。复合氧化膜中MnCr_2O_4尖晶石可以阻碍C向合金基体内部的扩散,延缓Cr_2O_3的碳化;计算了复合氧化膜生成热力学和扩散动力学,证实在合金表面生成的复合氧化膜由外到内依次为MnCr_2O_4、Cr_2O_3、SiO_2。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG174.451

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡本芙;高温合金研究的新进展[J];北京钢铁学院学报;1981年03期
2 谢飞,李雄,张炳生,胡静,刘青林,潘建伟;乙烯裂解炉管的渗碳与抗渗碳[J];材料导报;2002年08期
3 殷克勤;我国航空涡轮高温材料及工艺进展[J];材料工程;1997年09期
4 陈荣章;北京航空材料研究院铸造高温合金及工艺发展40年[J];材料工程;1998年10期
5 张琳,乐精华;耐蚀阀门用蒙乃尔合金[J];阀门;2002年06期
6 乐精华,盖广平,裴耀贵,朱瑞芳;英康乃尔和英康洛依合金及其应用[J];阀门;2005年04期
7 崔彤,王介强,王晓轩,王卫华,王志兴,杨洪才;GH4169合金高温氧化特征[J];腐蚀科学与防护技术;2004年04期
8 谢锡善;我国高温材料的应用与发展[J];机械工程材料;2004年01期
9 李维银;刘红飞;王婷;赵双群;;新型镍基高温合金长期时效后的组织稳定性及高温性能[J];机械工程材料;2008年07期
10 林学东,孙源;乙烯裂解炉管材料高温渗碳行为研究[J];机械工程材料;1994年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王海涛;复合氧化膜对铁基高温合金抗氧化性能影响与机理研究[D];山东大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张本尊;李斌;吴振宇;;罩式炉内罩外表面产生黄绿色薄膜原因分析[J];鞍钢技术;2010年02期
2 李宝银,韩雅静,王哲人,周福刚;铁路刹车自动控制系统中制动钳内钳断裂分析[J];兵器材料科学与工程;2003年01期
3 蔡舒,彭珍珍,冯杰,鲁枫,李鸿祥,陈玉如;常压烧结制备Al_2O_3/SiC纳米复合陶瓷及其显微结构的研究[J];兵器材料科学与工程;2004年05期
4 韦家虎;董建新;张麦仓;曾燕屏;赵京晨;;细晶铸造K4169合金微观组织对力学性能的影响[J];兵器材料科学与工程;2006年01期
5 徐晋勇;唐万兴;许敏;杜丽;高原;徐重;;低碳钢等离子表面冶金Mo-Cr合金层的研究[J];兵器材料科学与工程;2006年02期
6 师瑞霞;丁立波;王冬至;;常用低合金耐热钢使用温度的电子理论分析[J];兵器材料科学与工程;2006年04期
7 江世好;黎向锋;左敦稳;王宏宇;柳振平;;基于预置压片的高温合金激光熔覆温度场仿真[J];兵器材料科学与工程;2011年04期
8 杜晨阳;;25CrMnSi厚钢板切割裂纹的原因分析[J];兵器材料科学与工程;2011年05期
9 江鑫;王平;张炳玉;;包钢5~#焦炉煤气管道堵塞物的研究分析[J];包钢科技;2010年04期
10 徐晋勇;宋宜梅;高原;余运江;徐重;;低碳钢表面合金强化层组织及性能的研究[J];兵工学报;2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 易君明;;铁基体化学沉积镍铜合金工艺[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
2 李士琦;侯明山;刘超;董洪波;孙灵芝;;非碳冶金实验探索[A];2011年全国冶金节能减排与低碳技术发展研讨会文集[C];2011年
3 王亚琴;韩跃新;李艳军;李淑菲;张剑廷;;红土镍矿深度还原—磁选试验研究[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年
4 谭惠钟;陈继志;王嘉敏;;5种常用耐热钢的耐高温二氧化硫气体腐蚀性能研究[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
5 王艳丽;黄朝晖;赵希宏;谭永宁;张强;张宏炜;贾新云;李志强;;定向凝固柱晶高温合金热裂倾向性研究[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
6 董志国;王鸣;李晓欣;滕佰秋;;航空发动机涡轮叶片材料的应用与发展[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
7 龚嶷;杨振国;;乙烯装置急冷油/稀释蒸汽换热器列管交替腐蚀研究[A];2011年全国失效分析学术会议论文集[C];2011年
8 祝志超;程从前;王鲁;王冰;赵杰;;退火炉辐射管破裂失效分析[A];2011年全国失效分析学术会议论文集[C];2011年
9 陈震;王铁军;屠晓林;韩红艳;;K4169合金涡轮后机匣整体精铸工艺研究[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
10 刘丽丽;姜贵庆;俞继军;;辐射散热控制特性的研究[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
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1 王俊一;K4104镍基高温合金渗A1高温防护涂层性能的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王洪芬;涉海抗菌耐蚀性TiO_2复合薄膜的制备及其性能研究[D];中国海洋大学;2010年
3 熊辉;CuCl/Schiff base配合物在液相氧化羰化反应中的催化活性、寿命及腐蚀性研究[D];华中科技大学;2010年
4 李丹;超(超)临界火电机组传热管用不锈钢的研究[D];江苏大学;2010年
5 宋鹏;铂铝合金粘结涂层的高温氧化行为研究[D];昆明理工大学;2010年
6 宋新玉;镍基合金Inconel 718高速切削刀具磨损机理研究[D];山东大学;2010年
7 罗来马;高速电弧喷涂FeMnCrAl/碳化物系涂层组织与性能及其机理研究[D];浙江大学;2010年
8 丹媛媛;PbO_2基纳米氧化物复合功能电极材料的制备及性能研究[D];吉林大学;2011年
9 刘正堂;聚氨酯预聚物接枝L-羟脯氨酸催化剂的制备和高温防腐节能示温涂料的研制[D];兰州大学;2011年
10 徐仰涛;新型钴基Co-Al-W合金设计、制备及性能研究[D];兰州理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张桂凯;室温熔盐镀铝—氧化法制备铝化物阻氘层技术研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 周伟;热处理工艺对510L热轧钢氧化皮结构和腐蚀性能的影响[D];南昌航空大学;2010年
3 涂序荣;脉冲磁场控制制备阻燃镁合金的研究[D];南昌航空大学;2010年
4 沈闯;Sb对AZ91-xRE镁合金稀土相形态及其组织和性能的影响[D];郑州大学;2010年
5 任振伟;高压扭转工艺对生物镁锌钙合金组织及性能的影响[D];郑州大学;2010年
6 孙彦华;压气机常用马氏体不锈钢冲蚀及盐雾—冲蚀性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 李伟光;抗固体粒子冲蚀磨损CrN_x镀层的性能研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 宋庭科;PCBN刀具车削镍基高温合金切削性能研究[D];大连理工大学;2010年
9 张世英;40CrNi2Mo钢低温力学性能的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
10 刘浩泉;铝合金表面稀土转化膜的制备工艺与成膜机理研究[D];中国海洋大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡本芙;高温合金研究的新进展[J];北京钢铁学院学报;1981年03期
2 谢飞,李雄,张炳生,胡静,刘青林,潘建伟;乙烯裂解炉管的渗碳与抗渗碳[J];材料导报;2002年08期
3 赵双群;谢锡善;;超超临界锅炉过热器管材的高温组织稳定性及其改进研究[J];材料导报;2004年08期
4 何国,李建国,毛协民,傅恒志;单晶高温合金的发展及其改善性能的途径[J];材料工程;1992年S1期
5 陈荣章,王罗宝,陈新予;DZ22合金返回料的应用研究[J];材料工程;1993年02期
6 殷克勤;我国航空涡轮高温材料及工艺进展[J];材料工程;1997年09期
7 唐定中,叶国胜,吴仲堂,吴学仁,Li-sen(Jim),LinA.D.Cetel,D.N.Duhl;DD3单晶合金的评估[J];材料工程;1997年09期
8 夏明仁,张勇;单晶叶片高强度薄壁壳型研究[J];材料工程;1997年09期
9 曹腊梅,杨耀武,才广慧,蒋增荣;单晶叶片用氧化铝基陶瓷型芯AC-1[J];材料工程;1997年09期
10 汤鑫,刘发信,韩梅;高温合金细晶铸造技术研究[J];材料工程;1997年09期
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中国期刊全文数据库 前10条
1 郑云;宁远涛;周新铭;;PtNi40合金有序化转变及性能[J];贵金属;1984年04期
2 郑震勇;;超塑增强合金及其注塑模热挤压的应用[J];电子工艺技术;1986年Z2期
3 ;DF-300型照相机精密电刷及电位器用新型铜合金材料通过技术鉴定[J];上海有色金属;1989年01期
4 Ю.Л.Поляков;艾方;;合金材料的板材冲压(1)[J];模具技术;1989年01期
5 廖彩达;4J28合金冲压零件穿晶裂纹问题分析研究[J];机械设计;1993年04期
6 王黎阳;;金属封隔器的研究[J];新疆石油科技;2004年02期
7 艾护民;赵海鹏;李江伟;;锂离子二次电池负极材料的研究综述[J];化工新型材料;2007年07期
8 陈东;;赣州将兴建年产30万吨新型合金生产线[J];功能材料信息;2007年02期
9 司春雷;包建华;吴全才;;改性PC/ABS塑料合金的制备及力学性能研究[J];石油化工高等学校学报;2008年02期
10 唐兴;;大型立式浓硫酸泵的研制与应用[J];有色设备;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 颜晓峰;韩光炜;裴丙红;刘万生;邓波;;热处理工艺对一种Ni-Cr-Fe基合金组织和性能的影响[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
2 李慧;夏爽;周邦新;刘文庆;;原子探针层析技术对Ni-Cr-Fe合金晶界偏聚的研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
3 郑发;;碲铜合金板、线材的研制[A];首届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1992年
4 郑文杰;刘效东;陆军生;吴宝榕;;黑色结构阻尼材料的研究[A];首届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1992年
5 张艳艳;张延玲;李谦;李士琦;王安仁;;合金元素对Zn-Al系热浸镀层结构与性能的影响机理[A];第十二届冶金反应工程学术会议论文集[C];2008年
6 张延玲;刘海英;阮小江;李国忠;白李国;王福明;;中低碳齿轮钢中合金元素的偏析行为及其对带状组织的影响[A];中国金属学会特钢分会,特钢冶炼学术委员会2009年会论文集[C];2009年
7 张延玲;刘海英;阮小江;李国忠;白李国;王福明;;齿轮钢中合金元素的偏析行为及带状组织抑制措施探讨[A];第七届(2009)中国钢铁年会大会论文集(中)[C];2009年
8 倪建森;徐晖;朱明原;李强;周邦新;董远达;谭晓华;张迅;贾积晓;;合金元素对双相纳米晶Nd-Fe-B晶粒大小的研究[A];2002年材料科学与工程新进展(上)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
9 张崇辉;陈蕾;;计算机在热处理工艺编制中的应用[A];2002年黑龙江省机械工程学会年会论文集[C];2002年
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1 李建平;中铝洛铜高性能铜合金材料开发项目通过国家验收[N];中国有色金属报;2007年
2 通讯员  徐春芳 记者  沈宫石;芜湖崛起铜加工产业[N];安徽日报;2006年
3 刘子田;燃气轮机“呼唤”开发高温合金材料[N];中国冶金报;2005年
4 王小龙;美开发出可吹塑成型的合金材料[N];科技日报;2011年
5 玉笙寒;芜湖:“三大中心”打造全国材料工业“航母”[N];中国有色金属报;2006年
6 刘新华 李明辉;模具表面堆焊技术取得重大突破[N];中国有色金属报;2006年
7 柳莺;伊萨加快中国布局步伐[N];中国船舶报;2007年
8 本报记者 王璐;南山铝业调整再融资方式[N];上海证券报;2007年
9 王晴;到位外资提前一个月实现“双过半”[N];江阴日报;2007年
10 ;铜基无银无镉合金材料研制成功[N];今日信息报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 初蕾;Ni-Cr-Fe合金高温氧化成膜特性及氧化/碳化临界条件下膜组织演变规律的研究[D];中国海洋大学;2011年
2 张斌斌;Ti-Ag基合金的组织结构与生物性能[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 胡欣;齿科修复用钛—锆—铌—锡合金研制及临床应用研究[D];天津医科大学;2011年
4 李慧;Ni-Cr-Fe合金中晶界偏聚与晶界析出的研究[D];上海大学;2011年
5 杨晓红;镁合金的稀土元素合金化及复合材料研究[D];吉林大学;2010年
6 周小中;Cu-Ni-Zn-Al系新型高强导电弹性铜合金组织、性能及相关基础研究[D];中南大学;2010年
7 王庆宇;齿科用Ti-In系合金的组织结构与性能研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
8 张保平;医用Mg-Zn-Ca合金的制备及其性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 王少卿;粉末热挤压Al-Zn-Mg-Cu合金的制备工艺及组织性能研究[D];山东大学;2010年
10 方西亚;Mg-Gd(-Mn-Sc)合金拉伸变形时的塑性失稳行为及变形机制的研究[D];中南大学;2010年
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1 李厚敏;氧分压对Ni-Cr-Fe基合金氧化成膜特性影响的研究[D];中国海洋大学;2011年
2 陈志军;稀土对银铜镍合金组织及性能的影响[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 郑育前;Al-10Ti合金添加量对AZ102镁合金组织和力学性能的影响[D];西安理工大学;2010年
4 杨家灼;金属型铸造Mg-Zn-Al-Ca耐热镁合金的研究[D];太原理工大学;2010年
5 吉国强;Ni-Cr-Fe高温泡沫合金的制备及组织性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 姬国强;Sm及Sm、Ti复合变质对AM60合金显微组织和力学性能的影响[D];太原理工大学;2011年
7 李志刚;铸态及快淬(Mg_(2.4)Ni)_(100-x)RE_x(RE=La, Ce; x=0-20)合金的相结构与电化学贮氢性能[D];内蒙古科技大学;2011年
8 姜爱民;复合抑制剂对超细WC-8%Co合金组织和性能的影响[D];西南大学;2011年
9 赵永成;稀土元素Nd和Sm对铸造Mg-Zn-Y合金微观组织和力学性能影响的研究[D];北京有色金属研究总院;2011年
10 郭路;用于PEMFC双极板的新型Ni-Cr-Fe合金的制备[D];武汉理工大学;2010年
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