| 题名 | Cr20Ni80合金加热过程中氧化失效机理研究 |
| 作者 | 赵国宏 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 王晓军 ; 臧树俊 |
| 关键词 | 高电阻电热合金 高温氧化 高温抗氧化性 氧化失效 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 高电阻电热合金是广泛应用于家庭和工业等领域的电加热关键材料,市场容量很大。甘肃省具有丰富的镍金属矿产资源,金川集团镍合金有限公司是国内最早从事普通高电阻电热合金生产的主要企业。进行资源深加工的工业炉用长寿命高电阻电热合金器件,通过提高产品寿命来提高电热合金的使用期限。目前,虽然我国已具有能够生产各种类型电热合金并研制新型电热合金的能力和水平。但是研究发现,国内生产的Cr20Ni80合金的寿命远远低于国外的同类产品,而且在高温环境下很容易失效。Cr20Ni80合金材料的服役环境对合金的性能也有较大的影响,电热合金在服役条件下氧化膜的形成和破坏,对电热合金的使用寿命有着极其重要的作用。本论文探究了Cr20Ni80合金氧化膜的损毁机理,为了寻找改善抗氧化性能的途径,提高合金的使用寿命。因此本研究具有一定的实际价值。本研究是把Cr20Ni80电热合金丝在高电阻电热合金高温通电氧化装置上通电加热,探究其抗氧化性以及氧化膜的形成和失效机理。根据Cr20Ni80电热合金丝的使用温度范围为9001100℃和国家标准《GB/T 1234-2012高电阻电热合金》规定的Cr20Ni80电热合金丝的快速寿命测定温度1200℃,本文首先在空气环境下采用恒温连续加热的方法对合金试样持续通电氧化,氧化温度为9001100℃。持续通电氧化100h,取不同氧化时间段下合金试样,采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）等方法对合金试样表面形貌和氧化膜的成分进行分析。本文还在Cr20Ni80合金的极限温度1200℃下探究了电热合金丝的氧化过程和失效机理,并绘制了电阻随时间变化的曲线,由曲线可知电热合金的通电氧化过程分为三个阶段,氧化膜的形成阶段,氧化膜的稳定阶段,合金的失效阶段。在氧化膜的形成阶段,合金表面主要是Cr和Ni元素,形成NiO和NiCr2O4;氧化膜的稳定阶段主要是致密均匀的Cr2O3的形成阻止了合金的进一步氧化,氧化膜的失效阶段,在高温条件下氧化过程中由于合金表面形成的氧化膜中应力的存在,导致氧化膜大量剥落,露出疏松多孔的基体,由于氧化膜的剥落导致合金丝的有效直径减小,所以合金丝很快发生了失效。对失效后合金丝的断口进行观察分析,发现合金丝断口处有许多裂纹和孔洞。孔洞和裂纹是合金丝失效的重要原因。热力学和动力学共同决定了形成氧化膜的形式,本论文通过氧化膜的生成热力学和动力学计算,探究了氧化膜的形成机理,证实了在合金表面生成的氧化膜由内到外依次为NiO、NiCr2O4、Cr2O3、SiO2。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 67 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/94944]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵国宏. Cr20Ni80合金加热过程中氧化失效机理研究[D]. 2019. |
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