典型合金初期氧化行为的TEM研究
发布时间：2020-02-01 05:15
【摘要】：合金的高温氧化一般分为初期氧化(即暂态氧化)和稳态氧化两个阶段。对初期氧化产物组成和微观结构的表征有助于诠释稳态氧化膜的形成过程。但是合金的初期氧化膜较薄,其化学组成和微观结构难以用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)进行分析表征。本论文中主要采用分析型高分辨透射电镜(TEM)对Ce02弥散改性Ni2Al3高温涂层以及2：17型SmCo基高温磁体的初期氧化产物进行了研究,获得了有重要学术价值的成果。一CeO2弥散的Ni2Al3的初期氧化行为-稀土氧化物‘活性元素效应(REE)”的本质揭示铝化物涂层是广泛应用的一种Al203膜热生长型高温防护涂层,其中加入稀土氧化物使A1203膜生长速率进一步降低,即产生了所谓的REE。此原因常用“动态偏聚模型”来解释,即在氧势的作用下,稀土氧化物首先在金属中部分分解而产生稀土原子,它先向氧化膜／金属界面迁移而后进入氧化膜并在其晶界偏聚,偏聚的金属原子由界面向表面扩散并在其过程中抑制供A1203膜生长的A13+和O2-的扩散。但这一模型不能解释为什么既然稀土氧化物比常见的热生长氧化物(如NiO, Cr2O3和A1203)等都要稳定,那么它们如何在金属基体中产生单质稀土而向氧化膜／金属的界面迁移呢?针对这一问题,通过对Ce02弥散的Ni2Al3涂层在11 00-C的初生氧化膜进行微区成分分析和结构表征,有以下发现：(1)A1203膜由向内生长的α-Al2O3膜和向外生长的γ-Al2O3膜组成；(2)内层α-Al2O3膜晶界上有Ce离子明显偏聚；(3)外层的γ-A12O3膜有沿着孪晶界析出的新的Ce203颗粒；以及(4)基体金属中没有发现单质Ce存在。据此,提出了Ce02产生REE的模型：在氧化过程中,首先生长γ-Al2O3层,然后在其底下α-Al2O3形核并向内生长,导致Ni2Al3中弥散的Ce02颗粒嵌入其中,然后Ce02部分溶解释放出Ce离子并在α-Al2O3的晶界上偏聚,Ce离子在氧势的作用下沿着晶界向外扩散,最终在外侧的氧化膜与氧结合形成Ce203重新析出。二2：17型SmCo合金的初期氧化行为-内氧化与外氧化的机制的完整描述2：17型SmCo基磁体因居里温度(-850-C)高而被认为是最具应用前景的高温永磁体,但其在远低于居里温度条件下会不可逆退磁。目前认为氧化是造成退磁的主要因素,但对氧化的机制尚不清楚。本论文通过对Sm(CobaiFe0.22Cu0.08Zr0.02)75永磁体初期氧化所形成的氧化物层进行了成分分析和结构表征,获得了以下结果：(1)发现了该磁体氧化后形成的外氧化皮由薄的Cu20和CuO的混合层以及较厚的尖晶石(CoxFe1-x)3O4层组成,由此揭示了外氧化随时间的演化过程；(2)内氧化区中主要发生了Sm的内氧化形成纳米尺度的Sm2O3颗粒,随着内氧化深度增加,Sm203颗粒的形状由球形转化为棒状。说明其内氧化过程由形核主导向生长主导转变。1：5和2：17磁性相因氧化而分解,导致磁体矫顽力降低。
【图文】：
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本文编号：2575293
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