Cr20Ni80合金加热过程中氧化失效机理研究

发布时间：2024-05-10 23:33

　　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Cr20Ni8...

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 电热合金概述
        1.1.1 电热合金的分类
        1.1.2 电热合金的金相组织及特点
        1.1.3 电热合金的物理特性
    1.2 金属及合金的高温氧化
        1.2.1 金属高温氧化热力学
        1.2.2 金属高温氧化过程
        1.2.3 金属高温氧化动力学
        1.2.4 高温氧化性能的影响因素
        1.2.5 氧化物膜的结构与性能
    1.3 Ni-Cr电热合金的高温氧化
        1.3.1 Ni-Cr电热合金高温抗氧化性
        1.3.2 Ni-Cr电热合金的氧化机理
    1.4 电热合金氧化膜失效的因素
        1.4.1 氧化膜应力的产生
        1.4.2 氧化膜应力释放
    1.5 研究的内容及意义
第2章 实验材料及方法
    2.1 实验技术路线
    2.2 实验材料及仪器
    2.3 分析测试方法
        2.3.1 高温氧化试验
        2.3.2 扫描电镜及能谱分析
        2.3.3 氧化膜物相分析
第3章 Cr20Ni80 电热合金高温抗氧化性能研究
    3.1 实验部分
    3.2 结果与分析
        3.2.1 900℃下氧化膜的物相分析
        3.2.2 900℃下氧化膜的微观形貌
        3.2.3 1000℃下氧化膜的物相分析
        3.2.4 1000℃下氧化膜的微观形貌
        3.2.5 1100℃下氧化膜的物相分析
        3.2.6 1100℃下氧化膜的微观形貌
    3.3 小结
第4章 Cr20Ni80 电热合金氧化失效分析
    4.1 实验部分
    4.2 结果与分析
        4.2.1 Cr20Ni80电热合金丝的电阻随时间的变化规律
        4.2.2 Cr20Ni80电热合金1200℃下的的宏观形貌
        4.2.3 Cr20Ni80电热合金丝的直径随时间的变化
        4.2.4 Cr20Ni80在1200℃下氧化膜的表面形貌
        4.2.5 Cr20Ni80电热合金通电氧化失效后表面分析
        4.2.6 Cr20Ni80合金丝失效后断口分析
        4.2.7 Cr20Ni80在1200℃下氧化膜横截面形貌及成分分析
    4.3 小结
第5章 Cr20Ni80 电热合金氧化膜形成机理
    5.1 Cr20Ni80电热合金的氧化热力学
    5.2 氧化膜的扩散性
    5.3 氧化膜的完整性
    5.4 热膨胀系数
    5.5 小结
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录



本文编号：3969186