Ni20Cr合金表面离子注入钇后氧化层的微观结构与氧化机制

摘要

用SEM／EDS，XRD,TEM／EDS等对1000℃下的Ni20Cr合金及其离子注Y（剂量分别为1×1015，2×1016和1×1017ions／cm2）后的氧化膜表面形貌、微观结构和氧化产物进行观测分析，确认氧化膜由具有较大晶粒尺寸的NiO，NiCr2O4尖晶石和较小晶粒尺寸的Cr2O3氧化物组成，且在部分NiO三角晶界处发现有空洞产生，注入Y剂量大于2×1016ions／cm2后，Cr的氧化产物的体积分数明显增多，并在其中探测到Y，它大多以含Y的氧化物小颗粒存在于Cr2O3氧化物层内，根据实验结果，认为在氧化初始，Y优先氧化形成细小的氧化物颗粒（10—20nm），这些小颗粒在随后的氧化过程中，一方面促进Cr2O3氧化物的形核和生长，另一方面通过自身微量溶解产生Y3＋并向氧化膜晶界偏聚，这不仅阻挡Cr3＋沿晶界的短路扩散，而且增强了氧化膜晶粒间的粘结力，进而降低氧化速率，提高了氧化膜的力学性能。