机械合金化制备Cu-Co-Cr合金高温化学稳定性研究

摘要

为了获得简单材料所无法兼顾的综合性能，如化学稳定性、高温强度和室温韧性等，使用三元或多元合金已成为高温材料发展的必然趋势，并且如何降低多元复相合金表面形成活泼组元选择性外氧化膜所需临界浓度也越来越引起人们的关注，其中晶粒细化就是比较好的方法之一。而目前国内外对于这方面的研究大多都局限于二元合金体系。事实上，三元或多元合金的氧化反应动力学及氧化膜结构和形貌等都较二元合金复杂且机制也不同。为此选择了比较有代表性的Cu-Co-Cr合金系，系统研究了其高温氧化行为以及晶粒细化对合金高温氧化行为的影响。
　　 研究了用机械合金化(MA)和粉末冶金(PM)法制备的PMCu-20Co-20Cr和MACu-20Co-20Cr合金在600-800℃、0.1MPa纯氧气中的氧化行为。结果表明合金由两相组成，合金的氧化动力学曲线不规则且偏离抛物线规律。合金表面形成的氧化膜为多层结构，外层是一连续的CuO层，内层是合金和氧化物相共存的混合区，这种合金与氧化物相共存的所谓混合内氧化与经典的活泼组元的内氧化明显不同。经典的内氧化是氧向合金内部扩散并与Co和Cr在单一或两不同的规则平坦前沿反应形成氧化物分散在铜基体中，而这种混合内氧化主要沿网状α相颗粒进行，但最终未能形成连续的Cr2O3外氧化膜，且MACu-20Co-20Cr合金的氧化速率明显高于PMCu-20Co-20Cr合金。
　　 研究了Cr含量相对较高的PMCu-20Co-30Cr和MACu-20Co-30Cr合金在700-900℃、0.1MPa纯氧气中的氧化行为。两种合金均由三相组成，PMCu-20Co-30Cr合金表面形成的氧化膜仍为多层结构，最外层是亮色的CuO，中间是Cu、Co和Cr氧化物组成的混合氧化区，靠近基体的黑色层是Cr含量较高的Co和Cr混合氧化区，氧化膜形状极其不规则，沿α相向合金内部延伸。而MACu-20Co-30Cr合金表面形成的氧化膜是由一层致密且连续的Cr2O3组成，氧化膜下面的亮色贫Cr带随着温度的升高而变宽。
　　 研究了PMCu-50Co-30Cr和MACu-50Co-30Cr合金在700-900℃、0.1MPa纯氧气中的氧化行为。两种合金仍由三相组成，氧化膜结构也与PMCu-20Co-30Cr和MACu-20Co-30Cr合金极为相似。PMCu-50Co-30Cr合金表面形成的氧化膜仍然为多层结构，且越靠近合金内部氧化物的Cr含量越高，但最终未能形成连续的Cr2O3外氧化膜。MACu-50Co-30Cr合金表面形成的氧化膜是由一层致密而且连续的Cr2O3组成，它阻止了合金的进一步氧化。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 纳米晶体材料

1.2.1 概述

1.2.2 纳米晶体材料的性质及应用

1.2.3 纳米晶体材料的制备方法

1.3 机械合金化(MechanicalAlloying,MA)

1.3.1 机械合金化的过程

1.3.2 机械合金化的优缺点

1.4 高温氧化

1.4.1 高温氧化的定义

1.4.2 高温氧化的机理

1.4.3 氧化膜生长速率的规律

1.4.4 金属的高温氧化现状

1.5 本文的研究目的和内容

第二章 研究方法

2.1 实验原理

2.2 实验装置及实验过程

2.3 观察与分析手段

第三章 三元Cu-20Co-20Cr合金、在600-800℃、0.1MPa纯O2中的氧化行为研究

3.1 实验方法

3.2 实验结果

3.2.1 氧化动力学

3.2.2 氧化膜结构

3.3 讨论

3.4 小结

第四章 三元Cu-20Co-30Cr合金在700-900℃、0.1MPa纯O2中的氧化行为研究

4.1 实验方法

4.2 实验结果

4.2.1 氧化动力学

4.2.2 氧化膜结构

4.3 讨论

4.4 小结

第五章 三元Cu-50Co-30Cr合金在700-900℃、0.1MPa纯O2中的氧化行为研究

5.1 实验方法

5.2 实验结果

5.2.1 氧化动力学

5.2.2 氧化膜结构

5.3 讨论

5.4 小结

结 论

参考文献

个人简介

致谢