排气系统热端用铁素体不锈钢的高温氧化行为研究

发布时间：2023-02-26 18:28

　　由于铁素体不锈钢具有较低的热膨胀系数,良好的导热性和抗氧化性等优点,已被用于汽车排气系统。然而,随着尾气排放标准逐渐提高,排气系统的工作温度越来越高,工作环境越来越苛刻。排气歧管作为排气系统中温度最高的部件,其工作温度将会由目前的950°C提高到1050°C以上。此时,研究铁素体不锈钢在实际服役环境中的高温氧化行为对其应用和新型高性能铁素体不锈钢的开发都具有重要意义。本论文以人工合成的汽车尾气或空气来模拟排气歧管等部件的服役环境,并采用循环氧化增重法和SEM、EDS、XRD、Raman等分析方法研究了441、444和F3(在444基础上复合添加0.056 wt.%Ce与0.58 wt.%W的新钢种)三种铁素体不锈钢在合成尾气及空气环境中的氧化行为,阐述了温度,合金元素及氧化气氛对其氧化性能的影响。研究了铁素体不锈钢441在合成尾气环境中900¹050°C温度范围内的氧化行为。结果表明,441铁素体不锈钢在尾气环境中的上限服役温度在900°C左右,该温度下形成的氧化膜为双层结构,外层的(Mn,Cr)₃O₄尖晶石层和内层的C...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 汽车排气系统概述
        1.2.1 汽车排气系统的组成与作用
        1.2.2 汽车尾气的形成及其成分
    1.3 汽车排气歧管概况
        1.3.1 排气歧管的结构及服役环境
        1.3.2 排气歧管用材的性能要求
    1.4 金属高温氧化的基本规律
        1.4.1 高温氧化热力学
        1.4.2 高温氧化动力学
    1.5 不锈钢高温氧化行为的研究现状
        1.5.1 合金元素对不锈钢高温氧化性能的影响
        1.5.2 空气环境中的氧化行为
        1.5.3 汽车尾气等气氛环境中的氧化行为
    1.6 本论文的研究目的、意义及内容
        1.6.1 研究目的和意义
        1.6.2 研究内容
第二章 实验设计及方法
    2.1 前言
    2.2 实验材料与方法
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验方法
    2.3 分析测试方法
        2.3.1 扫描电子显微镜和能谱仪
        2.3.2 X射线衍射仪
        2.3.3 共焦显微拉曼光谱仪
第三章 441铁素体不锈钢在合成汽车尾气环境中的氧化行为
    3.1 引言
    3.2 氧化动力学特征
    3.3 氧化表面宏观形貌
    3.4 表面氧化物组成分析
        3.4.1 氧化膜的X射线衍射谱
        3.4.2 氧化膜的Raman谱
    3.5 氧化表面的微观形貌
    3.6 氧化膜截面形貌及成分
    3.7 讨论
    3.8 本章小结
第四章 合金元素对铁素体不锈钢氧化性能的影响
    4.1 引言
    4.2 氧化动力学特征
    4.3 氧化表面宏观形貌
    4.4 两种铁素体不锈钢表面氧化物组成分析
    4.5 两种铁素体不锈钢氧化表面的微观形貌
    4.6 两种铁素体不锈钢氧化膜截面形貌及成分
    4.7 讨论
        4.7.1 合金元素Mo的作用
        4.7.2 合金元素W与 Ce的作用
    4.8 本章小结
第五章 空气环境中铁素体不锈钢的氧化行为
    5.1 引言
    5.2 氧化动力学特征
    5.3 氧化表面宏观形貌
    5.4 表面氧化物组成分析
    5.5 氧化表面的微观形貌
    5.6 氧化膜截面形貌及成分分析
    5.7 讨论
        5.7.1 444 不锈钢在空气和合成尾气环境中氧化性能对比
        5.7.2 F3 不锈钢在空气和合成尾气环境中氧化性能对比
    5.8 本章小结
第六章 结论
参考文献
作者在攻读硕士学位期间研究成果
作者在攻读硕士学位期间所参与的科研项目
致谢



本文编号：3750670