活性元素の添加およびイオン注入による耐熱合金の高温耐酸化性改善

添加活性元素和离子注入提高耐热合金的高温抗氧化性能

• 批准号: 05650717
• 负责人: 天野 忠昭
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Shonan Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05650717/
• 关键词: 耐熱合金; 活性元素; 高温酸化; 希土類元素

Fe‐20Cr‐4Alおよびこれに微量の活性元素(0.1%および0.5%のY,Pr,Gd,Ho,Ti,Zr,Hf)を添加した合金について1473K‐1673K,5時間の高温酸化実験を行い、次の結果を得た。1473Kにおける酸化後Fe‐20Cr‐4Al合金では表面酸化皮膜の剥離が表面全体から生じた。一方、他の活性元素添加合金ではいずれの合金でも表面酸化皮膜の密着性が改善された。酸化増量は0.1Hf<0.1Y<0.1Ho<0.5Y<0.5Gd<0.1Pr<0.5Ti<0.1Gd<0.5Ho<0.5Pr<0.1Ti<0.1Zr<0.5Hf<0.5Zrの順に増大した。表面酸化皮膜としてはAl203が支配的であるが、Y3Al5012,PrAlO3,GdAlO3,Ho3Al5012,TiAl205,ZrO2およびHfO2も認められた。Fe‐20Cr‐4AlおよびTi添加合金の表面では、表面酸化皮膜の盛り上がりが認められた。Fe‐20Cr‐4Al合金の表面酸化皮膜の剥離はこの盛り上がりによって生じた圧縮応力によるのであろう。一方、Ti添加合金ではTiAl205の生成が表面酸化皮膜の密着性改善に寄与するものと思われる。これに対して他の合金表面に生成した酸化皮膜はおおむね平滑であり、酸化皮膜/合金界面では表面酸化皮膜が合金内に突き出し、いわゆる“keying‐on"効果により表面酸化皮膜の密着性が改善されるものと考えられる。活性元素はいずれもFeとの金属間化合物として合金中に点在し、固溶する活性元素は状態図からも微量と考えられる。これらの活性元素は合金表面では選択酸化し、その後の酸素の内方拡散を促進し、それゆえその周りにAlの酸化が進行し、その結果、これらの活性酸化物、Al酸化物および活性元素-Al複合酸化物が合金内に突き出た形態をとるものと考えられる。酸化温度の上昇とともに酸化増量は増大し、Zr添加合金で著しく、表面酸化皮膜の結晶粒は成長し、Ti添加合金で著しかった。

Fe-20Cr-4Al is a trace amount of active elements (0.1% of the active elements), 0.5% of Y, Pr, Gd, Ho, Ti, Zr, Hf) was added to the alloy at 1473K-1673K, and the results were obtained after 5 hours of high-temperature acidification. After acidification of 1473K Fe-20Cr-4Al alloy, the surface acidification film was peeled off, and the entire surface was unripe. On the one hand, other active elements added to the alloy can improve the adhesion of the surface acidified film of the alloy. The acidification increase is 0.1Hf<0.1Y<0.1Ho<0.5Y<0.5Gd<0.1Pr<0.5Ti<0.1Gd<0.5Ho<0.5Pr<0.1Ti<0.1Zr<0.5Hf<0.5Zr and the smoothness is large. The surface acidified film is dominated by Al203, Y3Al5012, PrAlO3, GdAlO3, Ho3Al5012, TiAl205, ZrO2 and HfO2. The surface of Fe-20Cr-4Al is added to the alloy, and the surface acidification film is applied to the surface. The surface acidification film of Fe-20Cr-4Al alloy is peeled off and the peeling is done on the surface of the Fe-20Cr-4Al alloy. On the one hand, the formation of TiAl205 in the Ti-added alloy improves the adhesion of the acidified surface film and improves the adhesion.これに対してのThe surface of the alloy is formedしたAcidified filmはおおむねSmoothであり、Acidified film/alloy interfaceでは Surface acidified filmがalloy The "keying-on" effect of the inner protrusion and the improvement of the adhesion of the surface acidified film are improved by the "keying-on" effect. The active element is Fe and the intermetallic compound is the point in the alloy, and the solid solution active element is in the state of trace amount.これらのActive elements and はAl surface ではselect 択acidificationし、その后のacid elementの内square拡拡综合を Promotion し、それゆえそのweekりにAlのacidificationが し、そのRESULTS, これらのActivated acid compound, Al acid compound および active element - Al composite acid compound が alloy inner に protrusion き出た form を とるものとtest えられる. The acidification temperature does not rise, the acidification increase does not increase, the Zr-added alloy does not grow, the surface acidified film does not grow crystal grains, and the Ti-added alloy does not grow.

项目成果

T.Amano: "High Temperaturl Oxidation of Fe‐20Cr‐4Al Alloys with Small Additions of Rare Earth Elements(Y,Pr,Gd,Ho)" IUMRS-ICAM-93,. (to be published). (1994)

T. Amano：“少量添加稀土元素（Y、Pr、Gd、Ho）的 Fe-20Cr-4Al 合金的高温氧化”IUMRS-ICAM-93，（即将出版）。

T.Amano: "The Cyclic Oxidation of Fe‐20Cr‐4Al Alloys with Small Additions of Ti,Zr or Hf" 1st Mexican Symposium and 2nd Intornational Workshop. (1994)

T.Amano：“添加少量 Ti、Zr 或 Hf 的 Fe-20Cr-4Al 合金的循环氧化”第一届墨西哥研讨会和第二届国际研讨会（1994 年）。

T.Amano: "High Temperaturl Oxidation of Fe‐20Cr‐4Al Alloys with Small Additions of Ti,Zr or Hf" IUMRS-ICAM-93,. (to be published). (1994)

T. Amano：“少量添加 Ti、Zr 或 Hf 的 Fe-20Cr-4Al 合金的高温氧化”IUMRS-ICAM-93，（即将出版）。

T.Amano: "The Cyclic Oxidation of Fe‐20Cr‐4Al Alloys with Small Additions of Rare Earth Elements(Y,Pr,Gd or Ho)" 1st Mexican Symposium and 2nd Intornational Workshop. (1994)

T.Amano：“添加少量稀土元素（Y、Pr、Gd 或 Ho）的 Fe-20Cr-4Al 合金的循环氧化”第一届墨西哥研讨会和第二届国际研讨会（1994 年）。