NiAl/Al2O3界面结构的电子显微学研究

来源 :湘潭大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:eastwood
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
NiAl合金由于具有高熔点、低密度、以及良好的抗氧化等性能,已广泛应用于高温合金的保护涂层或热障涂层的粘结层。Ni Al合金在高温服役环境中不可避免地会发生氧化。Ni Al合金的高温氧化行为非常复杂,在高温氧化过程中可能形成不同物相的氧化物,还可能在氧化物内以及氧化物与合金界面形成孔洞,使其抗氧化性能变差,甚至失效。虽然大量的学者已经对镍铝合金的高温氧化行为进行了研究,但主要关注的是氧化物的物相和形貌,对于氧化物物相演变与氧化物/合金界面形貌演变之间关联的研究还非常欠缺。因此,本文主要采用SEM和TEM等电子显微学表征手段对Ni Al合金在1050℃,Ar-20%O2中氧化1 h、4 h、12 h、24 h、48 h后氧化物/合金界面微观结构演变特征进行详细地分析,提出界面孔洞演变机理模型。这对于深刻理解镍铝合金高温氧化机理,提高镍铝合金抗高温氧化性能具有一定的指导意义。主要研究内容和结果如下:(1)采用SEM、EDS和TEM表征方法对合金高温氧化后氧化物与合金界面的微结构演变特征进行了研究。结果显示:在高温氧化初期,合金表面出现叶片状氧化物γ-Al2O3,在氧化物与合金界面出现较大的孔洞。随着氧化时间的延长,靠近合金基底的γ-Al2O3逐渐向α-Al2O3转变,形成γ-Al2O3/α-Al2O3双层结构。另外,除了在氧化物与合金界面出现较大的孔洞外,在γ-Al2O3/α-Al2O3界面也出现较大的孔洞。在氧化物/合金界面孔洞内出现θ-Al2O3和Ni Al2O4交替生长的多层氧化物,在两层氧化物界面孔洞内出现θ-Al2O3。(2)根据γ-Al2O3/α-Al2O3界面微观结构演变特点,提出了两层氧化物界面孔洞演变机理模型。首先,γ-Al2O3转变为α-Al2O3的相变伴随氧化膜体积减小,导致两层氧化膜界面产生孔洞。由于孔洞内的氧压较低,两层氧化物界面孔洞内形成θ-Al2O3。另外,由于合金中的Ni不能穿过致密的α-Al2O3膜向外扩散,所以两层氧化物界面孔洞内没有形成Ni Al2O4。(3)根据氧化物与合金微观结构演变特点,提出了氧化物与合金界面孔洞演变机理模型。合金氧化初期,氧化物与合金界面处产生向合金基底凹陷的孔洞,这是由于铝空位在氧化物与合金界面聚集所致。随着氧化时间的延长,氧化物与合金界面处还产生向氧化膜凹陷的孔洞,这是由于氧化膜内的空位在氧化物与合金界面聚集所致。由于界面孔洞内有较低的氧分压,合金基底靠近表面附近的Al原子向氧化物与合金界面孔洞内表面扩散首先先形成了θ-Al2O3。随后,合金基底靠近表面区域Al耗尽,变为富Ni区域。由于界面孔洞内低氧压的驱动,基底表面附近富集的Ni原子穿过θ-Al2O3向孔洞的内表面扩散,并与θ-Al2O3反应形成了Ni Al2O4。这一过程不断循环,最终导致氧化物/合金界面孔洞内氧化物呈现出层状结构。
其他文献
随着全球疫苗需求的日益增长,特别是近两年新型冠状肺炎病毒的大爆发而引发的新冠疫苗需求暴涨,国内外对于一次性预灌封疫苗注射器的需求呈现急剧增长态势。预灌封注射器自动组装机构是将预灌封注射器进行组合装配的高速自动化设备。该设备的关键执行机构是套管装配机构。合理的套管装配机构结构设计及其运动精度可靠性决定了预灌封注射器装配成品品质。本文以套管装配机构为研究对象,对其进行结构设计,开展多因素影响下的机构运
滚动轴承作为旋转类机械设备中的关键零部件,有着精度高、负载大、结构紧凑和质量稳定可靠等优点,在交通运输、电力、航空等领域中应用甚广。但是滚动轴承在实际运行条件下容易发生各种各样的故障。因此研究其故障检测和诊断方法对于降低维护成本、提高工作效率和预防系统故障的作用是不言而喻的。滚动轴承诊断过程中的关键在于如何有效地从其信号数据中完成特征获取、特征融合和智能识别分类等一系列操作。本文为了提高滚动轴承状
微机电系统(Micro Electro-Mechanical Systems,MEMS)是一种尺寸达到微米甚至纳米量级的装置,在航空航天、通讯技术、生物医学以及国防军事等领域都得到广泛应用。但是微机电系统的零部件在运动过程中由于尺寸效应和表面效应会出现严重的摩擦磨损,并且主要材料单晶硅及其化合物的摩擦学性能较差,这严重制约了微机电系统的发展与应用。因此,对单晶硅进行减摩耐磨处理刻不容缓,自组装分子
镍基高温合金被广泛应用于发动机热端部件,添加Re、W等难熔元素会导致合金中析出拓扑密堆相(TCP),加速裂纹的形成与扩展,降低合金的持久性能。元素Nb能提高镍基高温合金的强度、硬度及塑韧性,但Nb过量时,强度增加减缓但塑韧性急剧下降。本论文围绕含Re镍基高温合金微观组织及Al-Re-Nb三元系相关系展开了研究。通过研究Re、W元素交互作用及固溶-时效处理对镍基高温合金组织的影响,揭示了TCP相的形
随着能源危机与环境污染等问题日益加剧,对新能源的开发利用与储存愈发受到关注。相变储能是热能储存中的一种有效方式,具有储能密度高,工作温度稳定等优点,但所使用的相变材料导热性能差,且在固液相变过程中存在泄漏等问题,制约了其在能源储存领域的推广和应用。针对以上问题,本文借助实验和分子动力学模拟对纳米碳材料/石蜡定型复合定型相变材料进行研究,对其相变特性与微观导热性能进行探讨。主要研究内容和结论如下:1
铁电材料因其优异的介电、压电、铁电,以及热释电性能,而广泛应用于驱动器、换能器、传感器、探测器等微电子器件元件。随着微电子器件的集成化、微型化和多功能化,铁电薄膜材料的制备及其性能分析备受关注。(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-x PbTiO3(PMN-PT)具高机电耦合系数、巨电致伸缩效应,特别是在准同型相界附近具有极高的介电、压电等电学性能。PMN-PT薄膜材料相比于块体材料,可以通
随着5G、人工智能、物联网的兴起,信息量的增长激发了人们对高性能存储器的需求。铁电存储器由于其高存储密度、高读写速度、低功耗、抗辐射、非挥发性等优势得到了人们广泛的关注和应用。但是传统的铁电材料由于自身的弊端限制了存储器进一步的发展,所以研发一种新型的铁电材料势在必行。自2011年,首次发现掺杂的氧化铪薄膜具有铁电性能之后,该类材料就迅速得到了广泛的关注。目前,人们认为氧化铪的铁电性来源于其中的正
MCrAlY涂层因其优良的高温抗氧化与抗热腐蚀性能,而广泛应用于工业燃气轮机热端部件。在不同的服役条件下,对MCrAlY涂层的成分进行合理调整,能够有效提升涂层的使用寿命。Ni-Al-Cr-Y合金体系的相关系可为设计出更优成分比的MCrAlY涂层提供理论指导。因此本论文采用平衡合金法结合扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)等测试手段对样品进行显微组织观察、相成分分析以及物
磨削是一种主要用于生产具有所需形状、尺寸和精度的成品部件的加工方式,其在制造业的产品生产或制造过程中起着极其重要的作用。随着难加工材料GH4169的应用越来越广泛,针对在磨削加工中出现的损伤、裂纹、断裂以及刀具磨损严重等问题却没有解决,传统的冷却润滑方式效果差,得到的表面质量低,而且使用的大量磨削液对环境造成严重污染,不符合当今绿色制造的时代要求。根据上述问题提出将MoS2/WS2混合纳米流体微量
摆动电弧GMAW焊接作为一种成本较低、效率较高、易于实现自动化的焊接技术,在焊接领用应用十分广泛。目前对于摆动电弧GMAW焊接的研究主要集中于熔滴过渡形式和组织力学性能,而对摆动电弧GMAW焊接过程中熔池动态热力行为的研究较少。因此,本文利用ANSYS FLUENT建立摆动电弧GMAW焊接数值模型对不同焊接轨迹的摆动电弧GMAW焊接进行模拟,研究分析不同焊接轨迹下熔池的热力行为,为后续摆动电弧GM