论文部分内容阅读
我国人民在物质生活突飞猛进的同时,对空气质量的要求也越来越高,因此在工业不断进步的今天,减少大气污染更是迫不及待。高温过滤材料选择是减少污染物排放的一个研究方向,从陶瓷到具有良好的高温抗氧化硫化性能的多孔Fe-Al合金,这些年的目标转向镍基高温合金。因其具有良好的高温抗氧化性和优良的加工性能,所以备受关注。Ni-Cr-Al多孔材料便是其中的佼佼者。本文以Ni、Cr、Al、Y元素粉末作为原料,利用粉末冶金原理,无压烧结制备出Ni-Cr-Al和Ni-Cr-Al-Y多孔材料,并研究其在1000℃下的高温抗氧化性能。研究工作取得的成果如下:通过改变粉末粒径,配合烧结工艺来获得不同开孔隙率的质量分数比为75:16:9的Ni-Cr-Al多孔材料,在1000℃100h的氧化实验中发现,粉末粒径均为(≤48μm)的Ni、Cr、Al粉末在1280℃烧结3h,获得的Ni-Cr-Al多孔材料试样具有最高的开孔隙率和最好的高温抗氧化能力,1000℃氧化100h后氧化增重为6.901%,且开孔隙率仅由48.7%降低到46.78%。在上述的基础上,通过添加、改变稀土金属Y的含量,制备出一系列质量分数比为Ni-16Cr-9Al-x Y(x=0.5,1,1.5,2)多孔材料,与Ni-16Cr-9Al做对比。经恒温氧化和不连续称重法研究了在1000℃下的氧化机理和氧化行为,并对氧化不同时间的样品进行表面形貌和物相变化分析。研究表明:Ni-Cr-Al-Y多孔材料的氧化过程主要分为三个阶段:前期的瞬态氧化阶段,中期的缓慢增长阶段和后期的稳定阶段。证明了稀土Y在三个阶段起到不同的作用:前期降低贫Al相的氧化临界浓度;中期对已经生成的氧化物起“钉扎”作用,增加氧化物的粘附性;后期减少氧气与基体的接触。但是质量分数为2%的Y的添加会造成Y2O3偏聚,降低Ni-Cr-Al-Y的高温抗氧化能力。综合分析,Ni-Cr-Al-Y多孔材料具有良好的成形性,且开孔隙率较高,孔径较大;在氧化实验中体现出优良的抗氧化性能,且氧化产物稳定,氧化动力学符合抛物线规律。为进一步工业化提供理论基础。