Corrosion Science发表刘振宇教授团队研究成果:铁铬铝合金中富钇析出相对氧化铝膜抗剥落性能的影响

发布人:  发布时间:2020-06-08  浏览次数:967

近日,东北大学轧制技术与连轧自动化国家重点实验室刘振宇教授团队在国际著名期刊Corrosion Science在线发表题为“Size effects of Y-enriched intermetallic precipitates in Fe-20Cr-5Al-0.25Y alloy on the spallation resistance of thermally grown α-Al2O3 scales”的研究成果,通过细化析出相,增强界面氧化物的钉扎效应显著提高了Fe-Cr-Al合金抗氧化剥落性能,从而大幅提升了合金高温抗氧化性能。


机动车等移动源污染已成为大气污染的重要来源,其中汽车尾气中的CO、NOx和PM超过机动车排放总量的90%,汽车尾气污染防治的紧迫性日益凸显。尾气净化器是控制汽车尾气污染的最重要手段,载体性能是影响催化剂活性与净化效率的最直接因素。Fe-Cr-Al不锈钢因其低的膨胀系数及优异的抗高温氧化性能而成为理想的载体材料。最新国际机动车污染防控标准要求,净化器载体的单元密度需要达到每平方英寸1600个,Fe-Cr-Al箔材须较以前减薄一倍以上至20μm;而且净化器核心温度提高120℃达到1070℃。工作温度高而厚度薄势必缩短净化器载体寿命,开发具有更高抗氧化性能Fe-Cr-Al成为了世界研究热点。


针对上述问题,刘振宇团队深入探索了富Y析出的尺寸对Fe-Cr-Al合金抗循环氧化性能的影响及其作用机理。他们通过双辊薄带连铸生产出了相对于传统铸造来说尺寸更加细小的富Y析出相。通过在1200℃开展抗循环氧化实验来评估氧化膜的粘附性,研究发现拥有细小的富Y析出相可以显著提高Fe-Cr-Al合金的氧化膜粘附性。通过多种微观分析手段研究界面孔洞,S在界面的偏析以及界面富Y氧化物的分布几种影响氧化膜的粘附性的因素,最终将细化的析出相使氧化膜粘附性得到优化的主要因素归因于界面氧化物的钉扎效应。在氧化过程中,经计算,细小的析出相可以产生更大的Y扩散到氧化膜/基体界面流量,从而产生大量的界面氧化物,把氧化膜钉扎到基体上,因此极大改善了氧化膜的粘附性。


图1 1200℃下不同制备工艺下的氧化膜剥落量


图2 1200℃条件下氧化断面形貌(图(a)(c)(e)为薄带连铸样品;图(b)(d)(f)为常规铸造样品)


全文链接(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010938X20301207#!)。


《Corrosion Science》涵盖了高温氧化,钝化,阳极氧化,生化腐蚀,应力腐蚀开裂以及腐蚀控制机理和方法等众多领域,是腐蚀与氧化领域的顶级国际学术期刊。