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.

本研究的目的是阐明硫和活性元素对耐热合金氧化铝氧化皮微观结构的影响。 1．研究了具有 3、35、53、104、171、185、491、1300 和 6300ppmS 的 Fe-20Cr-4Al 合金在 1273、1373、1473、1573 和 1673K 的氧气中 18ks 的氧化行为。 3ppmS 上的氧化皮在任何氧化温度下都显示出良好的氧化物粘附性。 35、53和104ppmS上的氧化皮在1473K氧化后冷却过程中广泛剥落。3ppmS上的氧化皮呈平面形貌，而7、35和53ppmS上的氧化皮在1473K氧化后呈卷曲形貌。2。研究了 Fe-20Cr-4Al 合金 (185ppmS) 以及含钇 (10、300、800 和 3700ppmY) 或铪 (500、900、1900 和 4300ppmHf) 的合金在 1273、1373、1473、18ks 下的氧化行为。氧气中的 1573 和 1673K。由于硫的去除和在基体中形成钇硫化物颗粒，掺钇合金表现出改善的氧化物粘附性。另一方面，铪掺杂合金上的氧化皮在1573K.3氧化后剥落。研究了 Fe-20Cr-4Al（3、7、53、104、171、185 和 1300ppmS、10、300、800 和 3700ppmY、500、900、1900 和 4300ppmHf）在 1373、1473 和 360ks 下的氧化行为。空气中1573K。在1573K氧化后，7和53ppmS上的氧化皮表现出良好的氧化物粘附性，然而，104、171、185和1300ppmS上的氧化皮在冷却过程中剥落。另一方面，钇掺杂合金表现出良好的氧化物粘附性，铪掺杂合金上的氧化皮剥落。合金上氧化皮的微观结构取决于氧化温度和时间以及硫、钇或铪的含量。

项目成果

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)。

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: "Oxide Adherence of Fe-20Cr-4Al Alloys with Small Amounts of Sulfur and Reactive Elements (Y,Hf)"Materials at High Temperatures. 17, (1). 117-124 (2000)

T.Amano：“含有少量硫和活性元素 (Y,Hf) 的 Fe-20Cr-4Al 合金在高温下的氧化物粘附”材料。

T.Amano: "Spalling of Oxide Scale on Fe-20Cr-4Al Alloys with Small Amounts of 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)

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》。