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FeCrW合金具有优异的高温抗氧化腐蚀和高强度等性能,是重要的固体燃料电池双极板候选材料。迄今为止对FeCrW合金在高温下的氧化行为的研究缺乏系统性,相关的合金设计、抗氧化性能的影响因素等都还缺乏相对完整的理论阐述。从改善合金高温抗氧化性能角度出发,我们采用粉末冶金工艺方法制备了微米的FeCrW合金,并利用金相分析、XRD、SEM和高温氧化增重等手段分析了成分变化、添加合金元素和稀土氧化物等对其高温抗氧化性能的影响。
在实验研究的基础上,我们对FeCrW合金的高温氧化行为作了定性分析,研究了影响合金高温抗氧化腐蚀的因素,探讨了合金的氧化动力模型,得到以下结论:
1.合金中Cr的含量控制在15~20wt%,w的含量控制在5~9wt%之间;Fel5Cr7W和Fel8Cr9W综合性能比较好,可以优先发展;w含量过高不利于形成保护性氧化皮。
2.合金元素的加入对抗氧化性能有明显的影响;Mn有利合金的电导,控制在Mn≤1wt%;Mo≤10wt%、Ni≤O.6wt%有利于提高抗氧化性能; Ti≤2.5wt%有助于氧化初期复合氧化皮的形成;碳含量应严格控制在C≤0.45wt%。
3.Al≤0.6wt%对合金氧化皮起优异的保护作用;
4.稀土CeO<,2>≤O.4wt%、Y<,2>O<,3>≤1wt%对合金的抗腐蚀作用较为有效。
5.探讨了合金的氧化动力模型并用Fel8Cr9W的试验数据对其进行了评估。