【摘 要】
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由于双相或多相（复相）合金中相间处于平衡态,缺乏扩散驱动力,合金表面形成连续Cr2O3外氧化膜所需临界Cr含量较高,合金中Cr含量较高会影响其力学性能。纳米材料中含有大量晶界,增加了扩散驱动力,为降低形成连续Cr2O3外氧化膜所需Cr的临界含量创造了条件。因此,研究纳米合金高温氧化性能,使之在较低Cr含量下能形成连续Cr2O3外氧化膜,具有重要的理论和实际意义。本文采用机械合金化（MA）和粉末冶金
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由于双相或多相（复相）合金中相间处于平衡态,缺乏扩散驱动力,合金表面形成连续Cr2O3外氧化膜所需临界Cr含量较高,合金中Cr含量较高会影响其力学性能。纳米材料中含有大量晶界,增加了扩散驱动力,为降低形成连续Cr2O3外氧化膜所需Cr的临界含量创造了条件。因此,研究纳米合金高温氧化性能,使之在较低Cr含量下能形成连续Cr2O3外氧化膜,具有重要的理论和实际意义。本文采用机械合金化（MA）和粉末冶金法（PM）制备了纳米晶和常规尺寸Fe-Co-20Cr和Ag-20Cu-30Cr合金粉末,通过真空热压技术制备了相应的块体合金,利用XRD和SEM表征了其显微组织结构,并研究了它们的高温氧化性能以及晶粒细化对其高温氧化性能的影响。获得的主要研究结果如下:常规尺寸和纳米晶块体Fe-Co-20Cr和Ag-20Cu-30Cr合金的致密度很高,均超过了98%。MA Fe-Co-20Cr和MA Ag-20Cu-30Cr合金的晶粒大小均在纳米尺寸范围内。除了MA Fe-60Co-20Cr合金由两相组成外,其它Fe-Co-20Cr和Ag-20Cu-30Cr合金均由三相组成。Fe-Co-20Cr合金基体由富Fe的α相组成、而富Co的β相和富Cr的γ相以岛状物或颗粒分散在合金基体中。Ag-20Cu-30Cr合金基体由富Ag的α相组成、而富Cu的β相和富Cr的γ相以岛状物分散在合金基体中。常规尺寸和纳米晶Fe-Co-20Cr合金的高温氧化动力学不遵从单一抛物线规律,而是由几段抛物线段组成。PM和MA Fe-20Co-20Cr合金表面形成的氧化膜均为Fe、Co和Cr的氧化物,未形成连续的Cr2O3外氧化膜,纳米晶MA Fe-20Co-20Cr合金的氧化速率高于常规尺寸PM Fe-20Co-20Cr合金。再有,PM Fe-20Co-20Cr合金氧化膜与合金基体之间有一剥落层,MA Fe-20Co-20Cr合金表面氧化膜与合金基体结合的很好,纳米化改善了合金的粘附性。MA Fe-40Co-20Cr和MA Fe-60Co-20Cr合金在800℃均形成了连续的Cr2O3外氧化膜,MA Fe-40Co-20Cr和MA Fe-60Co-20Cr合金的氧化速率低于相应的常规尺寸PM Fe-40Co-20Cr和PM Fe-60Co-20Cr合金。PM Ag-20Cu-30Cr合金700℃形成的氧化膜外层由不连续Ag组成,中间层由连续Cu的氧化物组成,而混合内氧化层则由合金和氧化物组成,最后,形成了一薄且连续的Cr2O3内氧化层;800℃时氧化膜由Cu的氧化物组成,次外层由Ag及少量Cu和Cr氧化物组成,中间层由Cu和Cr氧化物或Cu、Ag和Cr复合氧化物组成,而内层由部分伸向合金内部连续的Cr2O3层组成。MA Ag-20Cu-30Cr合金氧化膜外层由Cu氧化物和Cu、Ag、Cr复合氧化物组成,内层为规则连续的Cr2O3层。纳米化完成了活泼组元Cr从内氧化到外氧化的转变,使三相Ag-20Cu-30Cr合金形成了规则连续的Cr2O3氧化膜。
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