The effects of sulfur and reactive elements to the microstructure of alumina scale on heat-resistant alloys

硫和反应元素对耐热合金氧化铝皮微观结构的影响

• 批准号: 10650719
• 负责人: AMANO Tadaaki
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Shonan Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10650719/
• 关键词: Oxide adherence; Alumina; Sulfur; Yttrium; Hafnium; High-temperature oxidation; Heat-resisting alloy; アルミナスケール; 活性元素; Al_2O_3; Y; Hf; 酸化アルミニウム; 酸化被膜の密着性

The purpose of this study is to clarify the effect of sulfur and reactive elements to the microstructure of alumina scale on heat-resistant alloys.1. Oxidation behavior of Fe-20Cr-4Al alloys with 3, 35, 53, 104, 171, 185, 491, 1300 and 6300ppmS was studied for 18ks at 1273, 1373, 1473, 1573 and 1673K in oxygen. Oxide scales on 3ppmS showed good oxide adherence at any oxidation temperatures. Oxide scales on 35, 53, and 104ppmS spalled extensively during cooling after oxidation at 1473K.Oxide scales on 3ppmS showed a planar morphology, however, oxide scales on 7, 35 and 53ppmS showed a convoluted morphology after oxidation at 1473K.2. Oxidation behavior of Fe-20Cr-4Al alloys (185ppmS), and the alloys with yttrium (10, 300, 800 and 3700ppmY), or hafnium (500, 900, 1900 and 4300ppmHf) was studied for 18ks at 1273, 1373, 1473, 1573 and 1673K in oxygen. Yttrium-doped alloys showed an improved oxide adherence because of removal of sulfur and formation of yttrium-sulfide particles into the substrate. On the othe hand, oxide scales on hafnium-doped alloys spalled after oxidation at 1573K.3. Oxidation behavior of Fe-20Cr-4Al (3, 7, 53, 104, 171, 185 and 1300ppmS, 10, 300, 800 and 3700ppmY, 500, 900, 1900 and 4300ppmHf) was studied for 360ks at 1373, 1473 and 1573K in air. After oxidation at 1573K, oxide scales on 7 and 53ppmS showed good oxide adherence, however, oxide scales on 104, 171, 185 and 1300ppmS spalled during cooling. On the other hand, yttrium-doped alloys showed good oxide adherence, and oxide scales on hafnium-doped alloys spalled. The microstructure of oxide scales on the alloys depended on temperature and time of oxidation, and contents of sulfur, yttrium or hafnium.

这项研究的目的是阐明硫和反应性元素对氧化铝尺度微观结构对耐热合金的影响。1。使用3、35、53、104、171、185、491、1300和6300ppms的Fe-20CR-4AL合金的氧化行为在1273、1373、1473、1573、1573、1573和1673K的氧气中研究了18KS的氧化行为。在任何氧化温度下，3ppms上的氧化尺度显示出良好的氧化物粘附。在1473k上氧化后冷却过程中35、53和104ppms上的氧化物尺度广泛散布。3pp​​ms上的氧化物尺度显示出平面形态，但是，在1473k.2时氧化后7、35和53ppms上的氧化物尺度显示出7、35和53ppms的氧化尺度。对Fe-20CR-4AL合金（185ppms）以及具有Yttrium（10、300、800和3700ppmy）或Hafnium（500、900、900、1900和4300ppmHF）的合金的氧化行为进行了研究1573和1673K氧气。由于去除硫并形成Yttrium-sulfide颗粒到基材中，因此掺杂YTTRIUM的合金表现出改善的氧化物粘附性。在Othe手上，氧化合金的氧化尺度在1573K.3处氧化后散布。 Fe-20cr-4AL的氧化行为（3、7、53、104、171、185和1300ppms，10、300、800和3700ppmy，500、900、900、1900、1900和4300ppmhf）在1373、1473和1573K IN的360Ks中进行了研究空气。在1573K处氧化后，在7和53ppms上的氧化尺度显示出良好的氧化物粘附性，但是，在冷却过程中，氧化物尺度在104、171、185和1300ppms上呈氧化尺度。另一方面，掺trium掺杂的合金表现出良好的氧化物粘附性，并且在掺杂的hafnium掺杂合金上的氧化尺度。合金上氧化物尺度的微观结构取决于温度和氧化时间，以及硫，yttrium或hafnium的含量。

项目成果

T.Amano: "High-temperature oxidation of Al_2O_3-forming heat-resistant alloys with small amounts of sulfur at 1373 and 1473K"Journal of Advanced Science. 12. 89-91 (2000)

T.Amano：“1373和1473K下含少量硫的Al_2O_3形成耐热合金的高温氧化”《先进科学杂志》。

T.Amano: "Long-Term Oxidation of Heat-Resistant Alloys with Small Amounts of Sulfur and Reactive Elements at 1473K"Journal of Advanced Science. 11. 65-66 (1999)

T.Amano：“含少量硫和活性元素的耐热合金在 1473K 下的长期氧化”《先进科学杂志》。

T.Amano: "Cyclic oxidation Behavior of Fe-20Cr-4Al Alloys with Small Amounts of Sulfur at High Temperatures"Oxidation of Metals. 53. 451-466 (2000)

T.Amano：“高温下含少量硫的 Fe-20Cr-4Al 合金的循环氧化行为”金属的氧化。

T.Amano: "Spalling of Oxide Scale on Fe-20Cr-4Al Alloys with Small Amounts Sulfur at 1373K"Proceedings of Corrosion Asia 2000. 189-204 (2000)

T.Amano：“1373K 下含少量硫的 Fe-20Cr-4Al 合金上氧化皮的剥落”Proceedings of Corrosion Asia 2000. 189-204 (2000)

天野忠昭: "微量の硫黄を添加した耐熱合金の高温酸化挙動"Journal of Advanced Science. 11. 7-13 (1999)

Tadaaki Amano：“添加微量硫的耐热合金的高温氧化行为”《先进科学杂志》11. 7-13 (1999)。