Tailoring of Oxidation-Resistant Nb-base Alloys at Ultra-High Temperatures and Understanding of their Oxidation Mechanism

超高温抗氧化铌基合金的定制及其氧化机制的理解

基本信息

  • 批准号:
    13650770
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 0.45万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2001
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2001 至 2002
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Sputter-deposited Nb alloys containing both aluminum and chromium reveal high oxidation resistance above 1073 K, in contrast to less oxidation-resistant Nb-Al and Nb-Cr binary alloys. The oxidation of the ternary alloys generally follows the parabolic rate law, indicating that diffusional transport of matter is the rate-determining step. However, the high oxidation resistance of the ternary alloys containing about 40 at% niobium is not due to the formation of an alumina scale, but due to an outer chromia layer with the inner layer consisting of a mixture of alumina, chromium-niobium and/or aluminum-niobium double oxides. When the ternary alloys containing about 40 at% niobium were oxidized in O_2-SO_2 atmospheres, preferential oxidation of aluminum occurs as a consequence of a transient sulfidation of aluminum at the alloy/scale interface. However, the preferential oxidation results in internal oxidation of the alloys, not in the formation of continuous external alumina scale. Further increase in aluminum content by reducing niobium content, finally results in the formation of highly protective α-alumina scales above 1073 K. Coating of this aluminum-rich niobium alloy to niobium-base alloys with high mechanical properties at high temperatures may induce interdiffusion between the coating and substrate, leading to degradation of the oxidation resistance. The authors have successfully demonstrated that introduction of an anodic alumina layer between the coating and substrate as a diffusion barrier layer suppresses effectively the interdiffusion, thus high oxidation resistance of the coating is sustained at high temperatures.
溅射沉积的Nb合金含有铝和铬显示高的抗氧化性高于1073 K,在抗氧化性较低的Nb-Al和Nb-Cr二元合金。三元合金的氧化一般遵循抛物线速率定律,表明物质的扩散输运是速率决定步骤。然而,含有约40原子%铌的三元合金的高抗氧化性不是由于氧化铝氧化皮的形成,而是由于具有由氧化铝、铬-铌和/或铝-铌双氧化物的混合物组成的内层的外氧化铬层。当含40at%铌的三元合金在O_2-SO_2气氛中氧化时,由于铝在合金/氧化膜界面的瞬时硫化,铝发生优先氧化。然而,优先氧化导致合金的内氧化,而不是形成连续的外部氧化铝膜。通过降低铌含量进一步提高铝含量,最终导致在1073 K以上形成高度保护性的α-氧化铝膜。将这种富铝铌合金涂覆到在高温下具有高机械性能的铌基合金上可能会引起涂层和基材之间的相互扩散,导致抗氧化性的劣化。作者已经成功地证明了在涂层和基体之间引入阳极氧化铝层作为扩散阻挡层有效地抑制了相互扩散,从而使涂层在高温下保持高的抗氧化性。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
H.Habazaki: "Sulfidation-and oxidation-resistant Nb-Al-Si alloy coatings prepared by sputter deposition"Materials at High Temperatures. 18. 95-100 (2001)
H.Habazaki:“通过溅射沉积制备的抗硫化和抗氧化的Nb-Al-Si合金涂层”高温材料。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
K.Yoshimi: "Oxidation behavior of Mo_5SiB_2-based alloy at elevated temperatures"Intermetallics. 10. 407-414 (2002)
K.Yoshimi:“Mo_5SiB_2基合金在高温下的氧化行为”金属间化合物。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
K. Hashimoto, H. Habazaki, M. Yamazaki, A. Kawashima, K. Izumiya, H. Ukai, K. Asami, S. Meguro: "Extremely corrosion-resistant bulk amorphous alloys"Mater. Sci. Forum. 377. 1-8 (2001)
K. Hashimoto、H. Habazaki、M. Yamazaki、A. Kawashima、K. Izumiya、H. Ukai、K. Asami、S. Meguro:“极耐腐蚀大块非晶合金”。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
K.Hashimoto: "Extremely corrosion-resistant bulk amorphous alloys"Materials Science Forum. 377. 1-8 (2001)
K.Hashimoto:“极耐腐蚀大块非晶合金”材料科学论坛。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H. Habazaki, K. Yokoyama, H. Konno: "The sulfidation and oxidation behavior of sputter-deposited Nb-Al-Cr alloys at high temperatures"Proc. 12th Asia-Pacific Corrosion Conference 2001, The Corrosion Science Society of Korea, Seoul. 785-794 (2001)
H. Habazaki、K. Yokoyama、H. Konno:“溅射沉积 Nb-Al-Cr 合金在高温下的硫化和氧化行为”Proc。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

HABAZAKI Hiroki其他文献

Diffusion-controlled Growth of TiO<sub>2</sub> Mesoporous Anodic Films in Hot Phosphate/glycerol Electrolytes
热磷酸盐/甘油电解质中 TiO<sub>2</sub> 介孔阳极薄膜的扩散控制生长
  • DOI:
    10.5796/electrochemistry.18-00005
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    TSUJI Etsushi;MATSUURA Shiki;AOKI Yoshitaka;HABAZAKI Hiroki
  • 通讯作者:
    HABAZAKI Hiroki

HABAZAKI Hiroki的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('HABAZAKI Hiroki', 18)}}的其他基金

Electrochemical Synthesis of Proton-conducting Oxide Nanofilms forIntermediate-temperature Fuel Cells
用于中温燃料电池的质子传导氧化物纳米膜的电化学合成
  • 批准号:
    23656441
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 0.45万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
Plasma electrolytic oxidation of light metals : elucidation of the process and surface functionalization
轻金属的等离子体电解氧化:工艺和表面功能化的阐明
  • 批准号:
    19206077
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 0.45万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Structural control and self-organization of the functional oxide films formed on titanium
钛上功能性氧化膜的结构控制和自组织
  • 批准号:
    16360353
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 0.45万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Preparation of Corrosion-Resistant Bulk Amorphous Alloys
耐腐蚀大块非晶合金的制备
  • 批准号:
    11650731
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    $ 0.45万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了