【水氧腐蚀】探究水蒸气对 NiAl 合金在 950°C 下生长的氧化铝相变的影响-天津中环电炉股份有限公司

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【水氧腐蚀】探究水蒸气对 NiAl 合金在 950°C 下生长的氧化铝相变的影响

北京航空航天大学材料科学重点实验室郭洪波教授团队在期刊《Corrosion Science》上发表了题为“Effect of water vapor on the phase transformation of alumina grown on NiAl at 950℃”的论文。研究分析了NiAl合金在950℃温度下，干燥氧气和含有15%水蒸气的氧气环境下的相变。

2025-03-18

北京航空航天大学材料科学重点实验室郭洪波教授团队在期刊《 Corrosion Science 》上发表了题为“ Effect of water vapor on the phase transformation of alumina grown on NiAl at 950 ℃ ”的论文。研究分析了 NiAl合金在950℃温度下，干燥氧气和含有15%水蒸气的氧气环境下的相变。

研究背景

NiAl 合金因其高熔点(1640℃)和优异的高温抗氧化性能，广泛应用于高温领域。其中抗氧化主要来源于表面形成的致密 α- Al ₂ O ₃ 氧化层，但在低温段或氧化初期表面会形成亚稳态的氧化铝( 如γ-Al?O? )。因此快速将亚稳态氧化铝转变为 α-Al?O? 对提高抗氧化性至关重要。目前一些研究表明水蒸气会抑制相变，而另一些研究则表明水蒸气会加速相变。本文旨在探讨水蒸气对NiAl合金上θ-Al?O?向α-Al?O?相变的影响。

研究方法

1.实验方法：

1)NiAl合金通过电弧熔炼制备，并在1050°C真空退火2小时。样品切割成圆盘状（直径10 mm，厚度3 mm），表面研磨至2000目并用丙酮清洗。

2)水氧实验：950°C下进行等温氧化实验，一组为纯氧气，另一组是含有15%水蒸气的氧气。水蒸气通过两个蒸馏水饱和器生成，流量约为100 ml/min。

2.实验表征

1)氧化动力学：通过电子天平测量样品重量变化

2)表面形貌：使用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）观察氧化层表面形貌。

3)相分析：使用光致发光光谱（PSL）分析氧化铝的相组成。

Fig.3 (b) 16 h in dry O₂; (e)16 h in O₂ + H₂O;

研究结果

1.水蒸气显著促进了NiAl合金在950°C下氧化生成的θ-Al?O?向α-Al?O?的转变。

2.在含15%水蒸气的氧气中，氧化层更致密且均匀，抗氧化性能优于纯氧气环境。

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