【水氧腐蝕（shí）】探究水（shuǐ）蒸氣對 NiAl 合金在 950°C 下生（shēng）長（zhǎng）的氧化鋁相變的影響

發布時間：

2025-03-18

北京航空航（háng）天大學材料科學（xué）重點實驗室郭洪波教授團隊在期刊《Corrosion Science》上發表了（le）題為“Effect of water vapor on the phase transformation of alumina grown on NiAl at 950℃”的論文。研究分析了NiAl合金在950℃溫度（dù）下，幹燥氧氣和含有15%水蒸（zhēng）氣的氧氣環（huán）境下的相變。

北京（jīng）航空航天大學材料（liào）科學重點實驗室（shì）郭洪波教授團隊（duì）在（zài）期刊《Corrosion Science》上發表了題為（wéi）“Effect of water vapor on the phase transformation of alumina grown on NiAl at 950℃”的論文。研究分析了（le）NiAl合金在950℃溫度下，幹燥氧氣和含有15%水蒸氣的氧氣環境下的相變。

研究背景

 
NiAl合金因其高（gāo）熔點(1640℃)和優異的（de）高溫抗氧化性能，廣泛應用於高溫領域。其中（zhōng）抗（kàng）氧化主要來源於表麵（miàn）形成的致密α-Al2O3氧化層，但在低溫段或氧化初期（qī）表麵會形成亞穩態的（de）氧化鋁(如γ-Al₂O₃)。因此快速將亞穩態氧化鋁轉（zhuǎn）變為α-Al₂O₃對提高抗氧（yǎng）化性至關重要。目前一些研（yán）究表明水（shuǐ）蒸氣會抑製相變，而（ér）另一些研究則表明水蒸氣會加速相變。本文旨在探討水蒸氣對NiAl合金上θ-Al₂O₃向α-Al₂O₃相變的影響。

研究方法

1.實驗方法：

1)NiAl合金通過電弧熔煉製備，並在1050°C真空（kōng）退火2小時。樣品切割成（chéng）圓盤狀（直徑10 mm，厚度3 mm），表麵研磨至2000目並用丙酮清洗。

2)水氧（yǎng）實驗：950°C下（xià）進行等溫氧化實驗，一組為純氧氣，另一組是含有15%水蒸氣的氧氣。水（shuǐ）蒸氣（qì）通（tōng）過兩個（gè）蒸餾水（shuǐ）飽和器生成（chéng），流量約為100 ml/min。

 

 

2.實驗表征

1)氧化動力學：通過電子天平測量樣品重量變化

2)表麵形貌：使用場發（fā）射掃描電子顯微鏡（FE-SEM）觀察氧化層表麵（miàn）形貌。

3)相（xiàng）分析：使用光致發光光譜（PSL）分析氧化鋁的相（xiàng）組成。

 

 

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

研究結果（guǒ）

1.水蒸氣顯著促（cù）進了NiAl合金在950°C下氧化生成的θ-Al₂O₃向α-Al₂O₃的轉變。

2.在含15%水蒸氣的氧氣中，氧化層更致密且均勻（yún），抗氧化性能優（yōu）於純氧氣環境。

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DOI：10.1016/j.corsci.2011.05.029

 

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