《Fe-Cr合金在高溫高壓水蒸汽氧化過程中Cr的行為和作用研究》是依託武漢大學，由王志武擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Fe-Cr合金在高溫高壓水蒸汽氧化過程中Cr的行為和作用研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王志武
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Cr是使鋼具有良好抗氧化性的主要元素，在空氣環境中，Cr以形成Cr2O3保護膜而提高鋼的抗氧化性；在含水蒸汽的空氣環境中，Cr2O3不能穩定形成和存在，通過形成M3O4型氧化物而提高鋼的抗氧化性；在高溫高壓水蒸汽中，鉻在氧化過程的行為和作用，目前研究報導較少。本項目針對Fe-Cr合金，通過高溫高壓水蒸汽氧化試驗，獲得經不同時間氧化形成的氧化膜，運用SEM觀察氧化膜的晶粒特徵，測定其大小，獲得氧化膜在氧化過程中晶粒形成和長大特徵，分析氧化膜形成機制；運用XRD測定不同氧化時間形成的氧化膜的物相，分析氧化膜形成過程中氧化物的類型及其變化；運用EPMA/EDS測定不同氧化時間形成的氧化膜的元素含量，分析各元素在氧化過程中的含量變化，分析Cr對氧化膜中離子擴散和電子傳導的影響，分析Cr參與形成氧化膜的程度，確定Cr在氧化物形核和長大的行為，Cr對氧化膜的穩定性和緻密性、氧化膜膜層增厚的作用和影響。
結題摘要
Cr是提高鋼的抗高溫氧化性的主要元素，一般認為Cr通過形成Cr2O3膜層阻止進一步氧化而提高鋼的抗氧化性，但是，更細緻的關於Cr的行為和作用的理論卻不夠成熟，特別是在高溫高壓水蒸氣條件下氧化過程中，鋼中Cr的行為和作用的研究較少，尚未形成完整的理論，因此，探究Cr對於鋼材高溫高壓水蒸汽氧化過程中的行為和作用有著重要的理論價值和實際套用價值。本研究利用自製的高溫水蒸汽氧化裝置進行純Cr、Fe-9%Cr、Fe-12%Cr、Fe-18%Cr、Fe-25%Cr合金的高溫氧化試驗，利用SEM、XRD、EDS等方法對氧化膜進行形貌觀察、物相測定、成分測定，研究純Cr在高溫高壓水蒸汽條件下的氧化行為，Cr在氧化膜形核、長大、膜層增厚過程中的行為和作用，Cr對Fe-Cr合金高溫高壓水蒸汽氧化動力學的影響，結果顯示，純Cr在650℃水蒸汽中氧化是一個以須狀氧化物形核，以片狀形式長大的氧化膜形成過程，在氧化100h內以外氧化形式進行，形成富Cr缺O的Cr2O3氧化物，在氧化過程中氧化膜Cr以Cr6+的形式產生揮發；Fe-Cr合金的高溫水蒸氣氧化開始時，優先形成Fe的氧化物Fe2O3和Fe3O4，而Cr僅有一定量的參與，基體Cr含量越高，Cr參與的越多；Cr並不形成單獨的Cr2O3；形成Fe2O3和Fe3O4使基體的Fe不斷消耗，而Cr消耗較少，在基體表面形成Cr的富集，抑制氧化物的形核；隨著氧化的進行，Cr不斷地向氧化物中擴散，形成(FeCr)3O4複合氧化物；基體Cr含量越高，Cr參與形成(FeCr)3O4複合氧化物越多；氧化初期形成的氧化物富含金屬離子，而缺乏O離子，形成O缺位氧化物；隨著氧化的進行，氧化物不斷獲得O離子，O含量逐漸接近化學式的比例；氧化初期，主要以外氧化形式進行，氧化由O的獲得控制；氧化動力學符合類拋物線規律；Cr含量增加既推遲氧化物形核，又阻止氧化物長大。
