耐高温氧化Fe-Cr-Ni中熵合金氧化层的微结构与力学性能分布

杜晓洁; 丁骁; 马新元; 张威; 贾玺泉; 范光伟; 何宜柱

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耐高温氧化Fe-Cr-Ni中熵合金氧化层的微结构与力学性能分布

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目的开发有优异抗高温氧化性的低成本Fe-Cr-Ni中熵合金,研究其高温氧化层微结构与力学性能分布。方法通过连续氧化增重试验研究了Fe-Cr-Ni中熵合金在1150~1240℃空气中的氧化动力学,结合SEM、EDS、XRD、XPS等分析技术与微米划痕试验,对经1150℃氧化4 h后的氧化层形貌、成分、相分布与微米力学性能分布进行了分析。结果Fe-Cr-Ni中熵合金在空气中高温氧化增重遵循抛物线规律,氧化激活能为417.64 kJ/mol,抗氧化性优异;经1150℃氧化4 h后,Fe-Cr-Ni中熵合金氧化层形成双层结构,外层主要由致密的Mn(Fe/Cr)_(2)O_(4)尖晶石氧化物、Fe_(2)O_(3)和少量MnO_(2)组成,内层由致密且连续的Cr_(2)O_(3)组成,在基体与氧化层界面弥散分布着SiO_(2)内氧化物颗粒。氧化层的力学分布特征体现了其分层结构,外层与内层的结合力约为10 N,氧化内层与基体的结合性好,结合力约为24 N。随着划痕深度的增加,压头从氧化层表面划动至基体,塑性变形比例逐层降低,断裂韧性则随着划痕深度的增加逐层增大。结论开发的低成本Fe-Cr-Ni中熵合金具有优异的耐高温氧化性能,经高温氧化后在表面形成致密的氧化层有效阻碍了O^(2-)的向内扩散和合金元素的向外扩散,同时SiO_(2)内氧化物颗粒增加了氧化层与基体的结合力,这是Fe-Cr-Ni中熵合金具有优异抗氧化性的重要原因。

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来源
《表面技术》 |2022年第8期|363-374|共12页
作者
杜晓洁; 丁骁; 马新元; 张威; 贾玺泉; 范光伟; 何宜柱;
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作者单位

安徽工业大学材料科学与工程学院;

太原钢铁(集团)有限公司先进不锈钢材料国家重点实验室;

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正文语种 chi
中图分类各种金属及合金的腐蚀、防腐与表面处理;
关键词
Fe-Cr-Ni中熵合金; 高温氧化; 氧化动力学; 氧化层; 微结构; 力学性能分布; 微米划痕;

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