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Fe-1Cr钢的高温氧化行为研究

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作者:
王皓
导师:
王建明,孙彬
学科专业:
材料科学与工程 
文献出处:
沈阳大学 2016年
关键词:
氧化铁皮论文  元素论文  高温氧化论文  

摘要:本文以Fe-1Cr钢作为进行实验的材料。使用热重分析仪(TGA)进行氧化动力学实验,测得其氧化增重随时间的变化规律,计算出其氧化激活能;采用管式加热炉进行高温氧化实验,分别研究氧化时间和氧化温度对实验钢氧化铁皮厚度和结构的影响,并通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)对生成的氧化铁皮内部组织进行观察与分析,利用X射线衍射分析(XRD)得到其具体的物相成分,其实验结论如下所示:通过氧化动力学实验可知,与作为对比的Fe-0Cr钢相较,在经过120min的高温氧化后,Fe-1Cr的单位面积上的氧化增重量要小于Fe-0Cr钢。在700℃时Fe-1Cr钢氧化表面产物以Fe3O4为主。随温度升高,Fe3O4表面有Fe2O3生成。Fe2O3的形貌分为须状和晶粒状,其变化主要受到氧化温度的控制。随着氧化时间的延长,Fe-1Cr钢单位面积上的氧化增重量与时间之间由直线关系向抛物线关系转变。经过不同的氧化温度氧化30min后发现:氧化温度高于700℃时,试件表面生成的氧化产物除了Fe的氧化物外,还包括Fe2SiO4和FeCr2O4,且它们主要分布在氧化产物中靠近基体的位置。当温度高于900℃时,氧化铁皮会有明显的分层现象出现。生成的Fe2SiO4和FeCr2O4在1000℃以上时能有效阻止Fe离子的扩散,进而起到对基体的保护作用。经过相同温度氧化不同时间后发现:在高温氧化过程中,FeCr2O4要较Fe2SiO4更早生成。氧化铁皮的厚度与下层铁皮的致密程度和离子的扩散速度有关。而是否能生成阻碍氧化继续进行的氧化膜,主要取决于氧化温度。

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