温度对镍基高温合金粉末氧化行为的影响
发布时间：2021-01-30 22:45
通过化学分析、扫描电子显微镜观察、X射线衍射分析及X射线光电子能谱分析等方法,研究了温度对镍基高温合金粉末氧化行为的影响。结果表明,室温条件下,粉末氧含量（质量分数）较低（0.012%）,粉末表面发生部分氧化,表面存在Ni、Cr、Ti等元素的单质态和以Ni（OH）2、Cr2O3、TiO2为主的氧化物/氢氧化物;当温度上升至150℃,氧含量增加不明显;随着温度进一步提高至250℃,粉末氧含量明显增加,达到0.034%,粉末表面全部氧化,表面主要由Ni（OH）2、Cr2O3、TiO2组成。温度对镍基高温合金粉末氧化行为影响显著,合理控制温度可以获得低氧含量的粉末,本研究所用镍基高温合金粉末大气条件下最高处理温度为150℃。
【文章来源】：粉末冶金技术. 2020,38(03)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
不同热处理温度下镍基高温合金粉末的氧含量（质量分数）
将不同温度处理后的粉末送入真空室进行X射线光电子能谱分析，得到不同热处理温度下镍基高温合金粉末表面的X射线光电子能谱全谱（XPS survey spectrum）。如图4所示，经不同温度处理后的粉末X射线光电子能谱全谱变化不大，粉末表面成分主要有Ni、Cr、Ti、O、C等元素，未检测到Al、W、Mo、Nb等元素存在。在X射线光电子能谱中，由于电子的自旋–轨道耦合使Ni 2p能级分解为两个能级，即Ni 2p3/2和Ni 2p1/2。图5是不同热处理温度下粉末表面的Ni 2p窄能量扫描X射线光电子能谱[17–18]。如图所示，室温条件下粉末表面存在明显的Ni 2p3/2和Ni 2p1/2峰，分别在852.4 eV和869.2 eV；同时也存在Ni(OH)22p3/2和Ni(OH)2 2p1/2峰，分别在856 eV和873.5 eV，这与标准Ni、Ni(OH)2谱图及文献报道基本一致[19–20]。由此可知，室温条件下粉末表面Ni元素发生部分氧化，水合反应形成Ni(OH)2，因此粉末表面同时存在单质态Ni和Ni(OH)2；当温度增加至150℃，粉末表面的Ni 2p3/2峰明显减弱，说明Ni单质元素减少，Ni元素氧化程度增加；当温度达到250℃，粉末表面的Ni 2p3/2和Ni 2p1/2峰消失，而Ni(OH)2 2p3/2和Ni(OH)2 2p1/2峰强度增加，这表明粉末表面Ni元素发生氧化水合，全部形成Ni(OH)2，基本不存在Ni单质。
在X射线光电子能谱中，由于电子的自旋–轨道耦合使Ni 2p能级分解为两个能级，即Ni 2p3/2和Ni 2p1/2。图5是不同热处理温度下粉末表面的Ni 2p窄能量扫描X射线光电子能谱[17–18]。如图所示，室温条件下粉末表面存在明显的Ni 2p3/2和Ni 2p1/2峰，分别在852.4 eV和869.2 eV；同时也存在Ni(OH)22p3/2和Ni(OH)2 2p1/2峰，分别在856 eV和873.5 eV，这与标准Ni、Ni(OH)2谱图及文献报道基本一致[19–20]。由此可知，室温条件下粉末表面Ni元素发生部分氧化，水合反应形成Ni(OH)2，因此粉末表面同时存在单质态Ni和Ni(OH)2；当温度增加至150℃，粉末表面的Ni 2p3/2峰明显减弱，说明Ni单质元素减少，Ni元素氧化程度增加；当温度达到250℃，粉末表面的Ni 2p3/2和Ni 2p1/2峰消失，而Ni(OH)2 2p3/2和Ni(OH)2 2p1/2峰强度增加，这表明粉末表面Ni元素发生氧化水合，全部形成Ni(OH)2，基本不存在Ni单质。图5 不同热处理温度下镍基高温合金粉末表面Ni 2p窄能量扫描X射线光电子能谱图
【参考文献】：
期刊论文
[1]铸造高温合金研发中的应用基础研究[J]. 张健,楼琅洪. 金属学报. 2018(11)
[2]热变形对FGH96高温合金原始颗粒边界的影响[J]. 傅豪,王梦雅,纪箴,田高峰,秦恬,贾成厂. 粉末冶金技术. 2018(03)
[3]镍基粉末高温合金原始颗粒边界形成及组织演化特征[J]. 秦子珺,刘琛仄,王子,何国爱,刘锋,黄岚,江亮. 中国有色金属学报. 2016(01)
[4]镍基粉末高温合金FGH96中原始粉末颗粒边界的形成机理[J]. 马文斌,刘国权,胡本芙,贾成厂. 金属学报. 2013(10)
[5]粉末高温合金研究进展[J]. 张义文,刘建涛. 中国材料进展. 2013(01)
[6]粉末粒度和氧含量对HIP态FGH96合金组织的影响[J]. 高正江,张国庆,李周,袁华,许文勇,刘娜. 稀有金属. 2012(04)
[7]氩气雾化镍基高温合金粉末的氧化特性研究[J]. 刘娜,李周,张国庆,袁华,许文勇,张勇. 稀有金属. 2011(04)
本文编号：3009712
【文章来源】：粉末冶金技术. 2020,38(03)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
不同热处理温度下镍基高温合金粉末的氧含量（质量分数）
将不同温度处理后的粉末送入真空室进行X射线光电子能谱分析，得到不同热处理温度下镍基高温合金粉末表面的X射线光电子能谱全谱（XPS survey spectrum）。如图4所示，经不同温度处理后的粉末X射线光电子能谱全谱变化不大，粉末表面成分主要有Ni、Cr、Ti、O、C等元素，未检测到Al、W、Mo、Nb等元素存在。在X射线光电子能谱中，由于电子的自旋–轨道耦合使Ni 2p能级分解为两个能级，即Ni 2p3/2和Ni 2p1/2。图5是不同热处理温度下粉末表面的Ni 2p窄能量扫描X射线光电子能谱[17–18]。如图所示，室温条件下粉末表面存在明显的Ni 2p3/2和Ni 2p1/2峰，分别在852.4 eV和869.2 eV；同时也存在Ni(OH)22p3/2和Ni(OH)2 2p1/2峰，分别在856 eV和873.5 eV，这与标准Ni、Ni(OH)2谱图及文献报道基本一致[19–20]。由此可知，室温条件下粉末表面Ni元素发生部分氧化，水合反应形成Ni(OH)2，因此粉末表面同时存在单质态Ni和Ni(OH)2；当温度增加至150℃，粉末表面的Ni 2p3/2峰明显减弱，说明Ni单质元素减少，Ni元素氧化程度增加；当温度达到250℃，粉末表面的Ni 2p3/2和Ni 2p1/2峰消失，而Ni(OH)2 2p3/2和Ni(OH)2 2p1/2峰强度增加，这表明粉末表面Ni元素发生氧化水合，全部形成Ni(OH)2，基本不存在Ni单质。
在X射线光电子能谱中，由于电子的自旋–轨道耦合使Ni 2p能级分解为两个能级，即Ni 2p3/2和Ni 2p1/2。图5是不同热处理温度下粉末表面的Ni 2p窄能量扫描X射线光电子能谱[17–18]。如图所示，室温条件下粉末表面存在明显的Ni 2p3/2和Ni 2p1/2峰，分别在852.4 eV和869.2 eV；同时也存在Ni(OH)22p3/2和Ni(OH)2 2p1/2峰，分别在856 eV和873.5 eV，这与标准Ni、Ni(OH)2谱图及文献报道基本一致[19–20]。由此可知，室温条件下粉末表面Ni元素发生部分氧化，水合反应形成Ni(OH)2，因此粉末表面同时存在单质态Ni和Ni(OH)2；当温度增加至150℃，粉末表面的Ni 2p3/2峰明显减弱，说明Ni单质元素减少，Ni元素氧化程度增加；当温度达到250℃，粉末表面的Ni 2p3/2和Ni 2p1/2峰消失，而Ni(OH)2 2p3/2和Ni(OH)2 2p1/2峰强度增加，这表明粉末表面Ni元素发生氧化水合，全部形成Ni(OH)2，基本不存在Ni单质。图5 不同热处理温度下镍基高温合金粉末表面Ni 2p窄能量扫描X射线光电子能谱图
【参考文献】：
期刊论文
[1]铸造高温合金研发中的应用基础研究[J]. 张健,楼琅洪. 金属学报. 2018(11)
[2]热变形对FGH96高温合金原始颗粒边界的影响[J]. 傅豪,王梦雅,纪箴,田高峰,秦恬,贾成厂. 粉末冶金技术. 2018(03)
[3]镍基粉末高温合金原始颗粒边界形成及组织演化特征[J]. 秦子珺,刘琛仄,王子,何国爱,刘锋,黄岚,江亮. 中国有色金属学报. 2016(01)
[4]镍基粉末高温合金FGH96中原始粉末颗粒边界的形成机理[J]. 马文斌,刘国权,胡本芙,贾成厂. 金属学报. 2013(10)
[5]粉末高温合金研究进展[J]. 张义文,刘建涛. 中国材料进展. 2013(01)
[6]粉末粒度和氧含量对HIP态FGH96合金组织的影响[J]. 高正江,张国庆,李周,袁华,许文勇,刘娜. 稀有金属. 2012(04)
[7]氩气雾化镍基高温合金粉末的氧化特性研究[J]. 刘娜,李周,张国庆,袁华,许文勇,张勇. 稀有金属. 2011(04)
本文编号：3009712
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