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基于团簇模型设计的Cu-Cu12-[Mx/(12+x)Ni12/(12+x)]5 (M=Si, Cr, Cr+Fe) 合金抗高温氧化研究

李晓娜 郑月红 李震 王苗 张坤 董闯

基于团簇模型设计的Cu-Cu12-[Mx/(12+x)Ni12/(12+x)]5 (M=Si, Cr, Cr+Fe) 合金抗高温氧化研究

李晓娜, 郑月红, 李震, 王苗, 张坤, 董闯
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  • 文章在稳定固溶体团簇模型的指导下,对白铜合金进行微合金化,将Cu元素在合金中的含量固定为72.22 at.%,改变Ni与 M(M 为Si,Cr,Cr+Fe)的比例,设计了系列合金成分,并对其抗高温氧化性能及其机制进行了研究. 同时加入基体中的Ni-Si元素可以从两方面提高合金的抗氧化性能:以团簇形式加入,形成稳定固溶体结构,可以降低Cu-Ni-Si合金的化学反应活性;Si/Ni比增大后,合金在少量固溶的基础上能析出抗氧化性能优于基体的析出相,且析出越多,抗高温氧化性能越好. 所以其抗氧化能力的来源并不是形成致密Si氧化物薄膜. Ni-Cr 的同时加入可以明显抑制Cu合金在800 ℃以下的中温氧化,但其抗高温氧化能力主要与外氧化层中是否形成连续的Cr 氧化层有关,因而该系列合金的抗高温氧化能力与Cr/Ni比有密切联系,合理选择团簇内Cr/Ni比例,才能够提高Cu合金的抗高温氧化能力. 第四组元Fe和第三组元Cr相比较,不能够起到优先氧化、生成保护性氧化皮的作用,所以Cr,Fe同时添加只能抑制Cu在800 ℃以下的中温氧化,却不能够提高Cu合金的抗高温氧化能力.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51271045)和江苏省自然科学基金(批准号:BK20131138)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-09-07
  • 修回日期:  2013-09-27
  • 刊出日期:  2014-01-20

基于团簇模型设计的Cu-Cu12-[Mx/(12+x)Ni12/(12+x)]5 (M=Si, Cr, Cr+Fe) 合金抗高温氧化研究

  • 1. 大连理工大学材料科学与工程学院, 三束材料改性教育部重点实验室, 大连 116024;
  • 2. 大连理工常州研究院有限公司, 常州 213164;
  • 3. 大连理工大学机械工程学院, 大连 116024
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51271045)和江苏省自然科学基金(批准号:BK20131138)资助的课题.

摘要: 文章在稳定固溶体团簇模型的指导下,对白铜合金进行微合金化,将Cu元素在合金中的含量固定为72.22 at.%,改变Ni与 M(M 为Si,Cr,Cr+Fe)的比例,设计了系列合金成分,并对其抗高温氧化性能及其机制进行了研究. 同时加入基体中的Ni-Si元素可以从两方面提高合金的抗氧化性能:以团簇形式加入,形成稳定固溶体结构,可以降低Cu-Ni-Si合金的化学反应活性;Si/Ni比增大后,合金在少量固溶的基础上能析出抗氧化性能优于基体的析出相,且析出越多,抗高温氧化性能越好. 所以其抗氧化能力的来源并不是形成致密Si氧化物薄膜. Ni-Cr 的同时加入可以明显抑制Cu合金在800 ℃以下的中温氧化,但其抗高温氧化能力主要与外氧化层中是否形成连续的Cr 氧化层有关,因而该系列合金的抗高温氧化能力与Cr/Ni比有密切联系,合理选择团簇内Cr/Ni比例,才能够提高Cu合金的抗高温氧化能力. 第四组元Fe和第三组元Cr相比较,不能够起到优先氧化、生成保护性氧化皮的作用,所以Cr,Fe同时添加只能抑制Cu在800 ℃以下的中温氧化,却不能够提高Cu合金的抗高温氧化能力.

English Abstract

参考文献 (30)

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