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A Novel Deflection Method for Measuring the Growth Stress of Thermally Growing Oxide Scales
1
作者 Yuhai QIAN MeishuanShenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China 《Journal of Materials Science & Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2003年第3期231-234,共4页
A kind of new deflection technique has been developed for measuring the growth stress of thermally growing oxide scales during high temperature oxidation of alloys. The average growth stresses in oxide scales such as ... A kind of new deflection technique has been developed for measuring the growth stress of thermally growing oxide scales during high temperature oxidation of alloys. The average growth stresses in oxide scales such as Al2O3, NiO and Cr2O3 formed on the surface of the superalloys can be investigated by this technique. Unlike the comventional deflection method, the novel method does not need to apply a coating for preventing one main face of thin strip specimen from oxidizing and can be used under the condition of longer time and higher temperature. 展开更多
关键词 oxide film growth stress deflection method
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Analysis on high-temperature oxidation and growth stress of iron-based alloy using phase field method 被引量:1
2
作者 杨帆 刘彬 方岱宁 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI 2011年第6期757-764,共8页
High-temperature oxidation is an important property to evaluate thermal protection materials. However, since oxidation is a complex process involving microstructure evolution, its quantitative analysis has always been... High-temperature oxidation is an important property to evaluate thermal protection materials. However, since oxidation is a complex process involving microstructure evolution, its quantitative analysis has always been a challenge. In this work, a phase field method (PFM) based on the thermodynamics theory is developed to simulate the oxidation behavior and oxidation induced growth stress. It involves microstructure evolution and solves the problem of quantitatively computational analysis for the oxidation behavior and growth stress. Employing this method, the diffusion process, oxidation performance, and stress evolution axe predicted for Fe-Cr-A1-Y alloys. The numerical results agree well with the experimental data. The linear relationship between the maximum growth stress and the environment oxygen concentration is found. PFM provides a powerful tool to investigate high-temperature oxidation in complex environments. 展开更多
关键词 high-temperature OXIDATION phase field method growth stress
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氧化镓单晶在酸碱条件下的腐蚀坑形貌研究
3
作者 高崇 韦金汕 +5 位作者 欧阳政 何敬晖 王增辉 卜予哲 赛青林 赵鹏 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第12期2186-2195,共10页
氧化镓晶体材料由于其优异的性能以及可以用熔体法生长的优势,在功率器件、光电领域有着巨大的潜力。近年来,国内外众多专家也随之开展对氧化镓单晶材料的研究工作,高质量低缺陷的氧化镓单晶材料对后续的外延、器件的制备极其重要。目前... 氧化镓晶体材料由于其优异的性能以及可以用熔体法生长的优势,在功率器件、光电领域有着巨大的潜力。近年来,国内外众多专家也随之开展对氧化镓单晶材料的研究工作,高质量低缺陷的氧化镓单晶材料对后续的外延、器件的制备极其重要。目前,国际上主流的生长方法是导模法,导模法具有生长周期短、尺寸大及生长稳定等优点,然而在晶体缺陷控制方面还有很大的进步空间。本文围绕氧化镓单晶的腐蚀坑形貌,对导模法生长的氧化镓单晶进行加工制样,进行了不同酸碱条件下的腐蚀实验。详细介绍了观察到的不同腐蚀坑形貌,分析了晶体缺陷对腐蚀坑形貌的影响,对今后氧化镓单晶生长机理和晶体缺陷的研究具有重要意义。 展开更多
关键词 氧化镓单晶 导模法 缺陷 腐蚀 腐蚀坑形貌 单晶生长
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镍基合金材料塑性对应力腐蚀裂纹尖端应力应变场影响的研究 被引量:5
4
作者 薛河 赵丹 +3 位作者 彭群家 唐伟 方秀荣 龚晓燕 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期17-20,25,共5页
为了解材料塑性对高温水环境下核电关键结构材料应力腐蚀裂纹扩展的影响,利用大型非线性有限元软件,对镍基合金中由氧化膜和基体金属构成的应力腐蚀裂纹尖端应力应变场进行了分析,得出了材料屈服应力对应力腐蚀裂纹尖端应力应变场的影... 为了解材料塑性对高温水环境下核电关键结构材料应力腐蚀裂纹扩展的影响,利用大型非线性有限元软件,对镍基合金中由氧化膜和基体金属构成的应力腐蚀裂纹尖端应力应变场进行了分析,得出了材料屈服应力对应力腐蚀裂纹尖端应力应变场的影响规律。结果表明:在同样的外载条件下,随着材料屈服应力的增大,裂尖基体金属的应力增大而塑性应变减小;而氧化膜区的应力和塑性应变却同时减小。 展开更多
关键词 镍基合金 应力腐蚀裂纹 屈服应力 氧化膜 应力应变 有限元
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基于相场方法的铁基合金高温氧化与生长应力分析 被引量:4
5
作者 杨帆 刘彬 方岱宁 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2011年第6期710-717,共8页
高温氧化性能是评价热防护材料的一项重要指标,然而由于氧化过程是一个含微结构演化的复杂过程,其定量计算分析一直是研究的难点.基于材料热力学理论,建立了能够考虑微结构演化的相场方法来模拟材料的高温氧化,从而解决了抗氧化性能与... 高温氧化性能是评价热防护材料的一项重要指标,然而由于氧化过程是一个含微结构演化的复杂过程,其定量计算分析一直是研究的难点.基于材料热力学理论,建立了能够考虑微结构演化的相场方法来模拟材料的高温氧化,从而解决了抗氧化性能与氧化生长应力定量计算分析的问题.采用所建立的相场方法,对Fe-Cr-Al-Y合金的高温扩散过程、氧化性能和生长应力演化进行了计算,数值计算结果与文献中的实验结果吻合良好,计算结果还揭示了最大生长应力和外界环境氧浓度之间的线性关系.所发展的相场方法为研究复杂环境下的高温氧化提供了一种有力的计算分析手段. 展开更多
关键词 高温 氧化 相场方法(PFM) 生长应力
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应力强度因子对镍基合金应力腐蚀开裂裂尖力学特性的影响 被引量:4
6
作者 李永强 赵凌燕 《腐蚀与防护》 CAS 北大核心 2016年第2期128-130,170,共4页
以紧凑拉伸试样为研究对象,通过加载不同大小的应力强度因子KI,用有限元方法研究了不同状态下SCC裂尖氧化膜和基体金属的应力分布规律。结果表明:裂尖区域氧化膜和基体金属对裂尖应力强度因子KI的变化敏感度不同;随着KI的增大,氧化膜破... 以紧凑拉伸试样为研究对象,通过加载不同大小的应力强度因子KI,用有限元方法研究了不同状态下SCC裂尖氧化膜和基体金属的应力分布规律。结果表明:裂尖区域氧化膜和基体金属对裂尖应力强度因子KI的变化敏感度不同;随着KI的增大,氧化膜破裂前和破裂后应力应变在裂尖区域的分布规律均发生了变化,该变化对裂纹扩展有一定的促进作用。 展开更多
关键词 镍基合金 氧化膜 应力腐蚀开裂 应力强度因子 有限元法
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多层氧化膜应力腐蚀开裂裂尖的微观力学特性 被引量:3
7
作者 高富国 薛河 +2 位作者 王耀宇 张昭 李永强 《腐蚀与防护》 北大核心 2017年第8期578-582,588,共6页
以氧化膜破裂理论和光电化学法的研究结论为基础,利用有限元分析方法对高温水环境中316不锈钢表面多层氧化膜应力腐蚀开裂(SCC)裂纹尖端微观力学状态进行了分析。结果表明:裂纹尖端区域的高应力应变区主要集中在氧化膜的Fe_3O_4层中;多... 以氧化膜破裂理论和光电化学法的研究结论为基础,利用有限元分析方法对高温水环境中316不锈钢表面多层氧化膜应力腐蚀开裂(SCC)裂纹尖端微观力学状态进行了分析。结果表明:裂纹尖端区域的高应力应变区主要集中在氧化膜的Fe_3O_4层中;多层氧化膜中不同材料层的交界处均出现应力应变的突变;多层氧化膜中Cr_2O_3层和镍富集层的高应力是促使氧化膜强度减小并发生脆断的主要原因之一。 展开更多
关键词 316不锈钢 应力腐蚀开裂 多层氧化膜 应力应变 有限元法
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生长时间对氧化锌纳米棒发光性能的影响
8
作者 马自侠 李清山 +3 位作者 张立春 赵风周 曲崇 霍艳丽 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期501-503,共3页
为了研究氧化锌纳米棒的生长机理,先用脉冲激光沉积方法在玻璃衬底上制备一层氧化锌薄膜作为种子层,然后用水热法在种子层上生长氧化锌纳米棒,研究了不同反应时间对其结构、形貌及发光特性的影响。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜测定... 为了研究氧化锌纳米棒的生长机理,先用脉冲激光沉积方法在玻璃衬底上制备一层氧化锌薄膜作为种子层,然后用水热法在种子层上生长氧化锌纳米棒,研究了不同反应时间对其结构、形貌及发光特性的影响。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜测定样品的结构和形貌,用自组建的光致发光系统对样品的光致发光光谱进行了测量。结果表明,氧化锌纳米棒沿c轴高度取向并呈六角纤锌矿结构;随着生长时间的增加,氧化锌纳米棒结晶质量明显改善,纳米棒均匀、致密性和取向性均提高,样品的缺陷发光增强而激子发光减弱。 展开更多
关键词 薄膜 氧化锌纳米棒 脉冲激光沉积 水热法 生长时间 光致发光
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热障涂层循环热生长稳定性
9
作者 徐颖强 孙戬 +3 位作者 李万钟 陈亚亚 吕凯 许璠 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期949-955,共7页
循环热载荷下热障涂层(TBCs)界面氧化生长的本质是陶瓷层(TC)/黏接层(BC)界面间相转变引起的界面结构和材料组织演化,同时,由于各层材料的热不匹配等因素,直接影响着涂层界面的应力场和稳定性,而该应力场和稳定性的演化是研究航空热障... 循环热载荷下热障涂层(TBCs)界面氧化生长的本质是陶瓷层(TC)/黏接层(BC)界面间相转变引起的界面结构和材料组织演化,同时,由于各层材料的热不匹配等因素,直接影响着涂层界面的应力场和稳定性,而该应力场和稳定性的演化是研究航空热障涂层层裂和剥落失效的关键因素。考虑氧化层增厚对应力应变场的影响,利用材料转换的方法实现氧化生长,并运用氧化扩散及弹塑性蠕变和安定理论,建立了TBCs循环热生长结构稳定性评价方法,基于试验所得氧化层生长规律,通过半圆形涂层界面模型循环氧化分析,探究了循环热生长对热障涂层应力及稳定性的影响。结果表明,从应力应变演化规律判断,TBCs局部稳定性随氧化生长而减弱,从结构应变能进行评价,随着循环氧化的进行,TBCs表现出不稳定性。 展开更多
关键词 蠕变 能量耗散 评估 有限元法 数学模型 残余应力 稳定性 应变能 热障涂层 张量 氧化生长
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Crack Propagation in Pipelines Under Extreme Conditions of Near-Neutral PH SCC
10
作者 Abdullah Alsit Mohammad Alkhedher Hasan Hamdan 《Computers, Materials & Continua》 SCIE EI 2022年第12期5315-5329,共15页
Stress Corrosion Cracking(SCC)process through which cracks occur in a variety of susceptible materials is a result of a combination of residual or applied stresses and corrosion.In oil and gas field,buried pipeline st... Stress Corrosion Cracking(SCC)process through which cracks occur in a variety of susceptible materials is a result of a combination of residual or applied stresses and corrosion.In oil and gas field,buried pipeline steels are made of low-alloy steels with a ferritic-pearlitic structure,such as X70.In dilute solutions,these materials are prone to SCC failure.The Near-neutral simulated soil solution(NS4)solution is established to imitate SCC conditions and subsequently became the industry requirement for crack growth experiments in the majority of laboratories.The strainassisted active crack pathways are considered while modelling SCC growth as an oxide film rupture and anodic dissolution process.It’s been hypothesized that increasing the strain concentration can help with dissolution at the filmfree crack tip.This research focuses on estimating the SCC crack growth rate under various environmental conditions in oil and gas pipelines using finite element modelling.The simulation is carried out using the J-integral theory in the COMSOL Multiphysics program.Simulations are performed to model the crack growth rate(CGR)using slip anodic dissolution(film rupture)mechanism.The plastic strain gradient is required to compute the SCC CGR(da/dt).Because the plastic strain located at crack tip increases proportionally to the crack length as it propagates,the CGR increases as the stress intensity factor(SIF)increases.The crack growth rates increase when constant loads are applied and as the temperature rises,and elevating the cathodic potential has a minimal influence on the propagation rate of cracks but raises the material yield strength and imparts brittle behavior to it. 展开更多
关键词 stress corrosion cracking SCC oxide film rupture and anodic dissolution crack growth rate CGR J-INTEGRAL stress intensity factor SIF
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高温氧化薄膜中残余应力分析和试验方法
11
作者 杨于兴 《上海金属》 CAS 1997年第2期58-61,共4页
介绍一种高温氧化薄膜应力的测定技术,在一定高温氧化条件下能测定氧化膜中的生长应力,在某一温度变化范围内能测定氧化膜中的热应力,这种技术可在普通衍射仪上进行。
关键词 氧化薄膜 测定 生长应力 热应力 残余应力
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氧化物功能薄膜器件的柔性化策略 被引量:2
12
作者 王倩 高能 +4 位作者 张天垚 姚光 潘泰松 高敏 林媛 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期14-21,共8页
以可延展和可弯曲为特点的柔性电子器件因其在信息、医疗、能源等领域的巨大前景而受到众多研究者的广泛关注,成为近年来的研究热点。氧化物功能薄膜材料由于其丰富的电学/磁学/光学等性能及独特的多场耦合特性,成为物理学和材料学的重... 以可延展和可弯曲为特点的柔性电子器件因其在信息、医疗、能源等领域的巨大前景而受到众多研究者的广泛关注,成为近年来的研究热点。氧化物功能薄膜材料由于其丰富的电学/磁学/光学等性能及独特的多场耦合特性,成为物理学和材料学的重要研究对象,并被应用于各种电学/光学器件中。随着器件越来越多地应用于各种复杂曲面环境以及与人体或人体组织密切贴合,对氧化物薄膜器件可延展和可弯曲等柔性化的需求日益迫切。由于高质量氧化物薄膜的生长需要较高的温度,且对生长基底和薄膜之间的界面控制要求较高,因此,氧化物薄膜与可延展柔性基底的集成存在很大的挑战。将氧化物薄膜直接沉积在柔性金属箔片或高分子基底上,需要克服金属基底与薄膜界面控制困难或高分子基底对生长温度的耐受性差等困难。在刚性基底上沉积功能氧化物薄膜后,通过剥离、转印到可延展柔性基底上是一种解决方案。但其中的挑战在于如何可控地将薄膜完整地从生长基底剥离。针对这一挑战,发展了通过化学刻蚀牺牲层的化学转印技术和通过范德瓦尔斯外延或激光剥离的物理剥离方法。本文综述了近年来发展的氧化物薄膜器件柔性化的若干进展,归纳了以上几种主要的柔性化策略,包括在金属基底、高分子基底等柔性基底上直接生长和通过化学刻蚀和物理剥离转印等技术实现的柔性化,分析了几种柔性化策略的优势和局限性,总结了柔性氧化物薄膜器件制备中的挑战和机遇。 展开更多
关键词 金属氧化物 功能薄膜 柔性化策略 直接生长法 化学转印法 物理剥离法
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薄膜X射线应力分析技术的研究 被引量:19
13
作者 杨于兴 胡赓祥 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第6期52-58,共7页
由于X射线薄膜衍射几何的特点,致使薄膜X射线应力分析的精度很难达到常规应力分析水平.本研究采用真空光阑、内标校正的途径来提高薄膜X射线应力分析的精度.同时,为了测定薄膜生长过程中的生长应力,文中还介绍了高温薄膜应力分... 由于X射线薄膜衍射几何的特点,致使薄膜X射线应力分析的精度很难达到常规应力分析水平.本研究采用真空光阑、内标校正的途径来提高薄膜X射线应力分析的精度.同时,为了测定薄膜生长过程中的生长应力,文中还介绍了高温薄膜应力分析的技术. 展开更多
关键词 薄膜 X射线衍射 生长应力 氧化膜
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Nb2O5颗粒尺寸对锆合金氧化膜内应力的影响
14
作者 林保全 胡丽娟 +3 位作者 周志浩 李晓健 谢耀平 姚美意 《上海金属》 CAS 北大核心 2020年第3期59-66,共8页
β-Nb第二相在含Nb锆合金中普遍存在,其在锆合金氧化膜中的氧化产物主要为Nb2O5。Nb2O5与氧化锆的弹性模量、热膨胀系数等不同,会引起第二相与氧化膜晶格失配,从而对氧化膜内应力产生影响。基于有限元方法,研究了高温高压条件下锆合金... β-Nb第二相在含Nb锆合金中普遍存在,其在锆合金氧化膜中的氧化产物主要为Nb2O5。Nb2O5与氧化锆的弹性模量、热膨胀系数等不同,会引起第二相与氧化膜晶格失配,从而对氧化膜内应力产生影响。基于有限元方法,研究了高温高压条件下锆合金氧化膜中不同尺寸的Nb2O5颗粒对氧化膜应力场的影响。结果表明:Nb2O5颗粒附近氧化膜产生了应力集中现象,应力集中区的范围随着Nb2O5颗粒尺寸的增大而增大,这些区域容易产生缺陷,导致氧化膜内出现微裂纹。 展开更多
关键词 锆合金 氧化膜 第二相 应力 有限元方法
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高温氧化薄膜应力的测定 被引量:2
15
作者 杨于兴 穆树人 张榴凤 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第1期80-82,共3页
介绍一种高温氧化薄膜应力的测定技术,它能在一定高温氧化条件下原位测定氧化膜中的生长应力,在某一温度变化范围内原位测定氧化膜中的热应力.
关键词 氧化薄膜 生长应力 应力 测定 高温
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高温薄膜应力测定技术 被引量:1
16
作者 廖微 《河北建筑科技学院学报》 1997年第2期56-61,共6页
本文在收集和研究了国内外大量的有关氧化薄膜的生长及其应用的基础上,建立了一种高温薄膜应力测定技术.该技术不仅能测高温薄膜生长的应力,而且能探索氧化膜产生和生长机制.目前,本技术存在的最大问题是衍射仪功率太小(<2千瓦)... 本文在收集和研究了国内外大量的有关氧化薄膜的生长及其应用的基础上,建立了一种高温薄膜应力测定技术.该技术不仅能测高温薄膜生长的应力,而且能探索氧化膜产生和生长机制.目前,本技术存在的最大问题是衍射仪功率太小(<2千瓦),因此常常不能利用氧化膜的高角度衍射线进行测定,致使测定结果误差很大,这方面还有待于进一步改进. 展开更多
关键词 高温氧化 氧化薄膜 薄膜 生长应力 热应力
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导模法生长β-Ga_(2)O_(3)晶体中的小角晶界
17
作者 王佩 穆文祥 +2 位作者 侯童 贾志泰 陶绪堂 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1406-1411,共6页
Ga_(2)O_(3)作为最具发展潜力的超宽禁带半导体材料,其晶体缺陷方面还缺乏深入且全面的研究。面缺陷小角晶界主要存在于β-Ga_(2)O_(3)(100)晶面,会破坏晶体结构完整性,降低晶体质量。采用化学刻蚀法和透射电子显微镜技术对导模法生长β... Ga_(2)O_(3)作为最具发展潜力的超宽禁带半导体材料,其晶体缺陷方面还缺乏深入且全面的研究。面缺陷小角晶界主要存在于β-Ga_(2)O_(3)(100)晶面,会破坏晶体结构完整性,降低晶体质量。采用化学刻蚀法和透射电子显微镜技术对导模法生长β-Ga_(2)O_(3)晶体中的小角晶界进行宏观分析和微观结构表征。研究表明:小角晶界两侧的刻蚀坑形状和朝向相同,晶界两侧的晶粒取向差约为3°,除此之外,小角晶界会使摇摆曲线出现肩峰及展宽,通过对β-Ga_(2)O_(3)晶体中小角晶界缺陷的微观结构进行表征,填补了小角晶界缺陷的研究空白。 展开更多
关键词 导模法 β-氧化镓 小角晶界 摇摆曲线
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预测水冷壁管道温度分布的新方法
18
作者 赵志渊 徐鸿 林振娴 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期593-598,635-636,共6页
为了得到锅炉水冷壁管道周向温度分布和内壁氧化膜生长的特性,通过对其传热过程的研究,建立起预测具有内壁氧化膜的管道温度分布的数值模型。并根据管状热流设备测得的管道热流密度,针对某电厂的水冷壁管道实际运行情况进行计算,结果表... 为了得到锅炉水冷壁管道周向温度分布和内壁氧化膜生长的特性,通过对其传热过程的研究,建立起预测具有内壁氧化膜的管道温度分布的数值模型。并根据管状热流设备测得的管道热流密度,针对某电厂的水冷壁管道实际运行情况进行计算,结果表明在圆周角为120°时管道各界面的温度和氧化膜厚度最小,在圆周角为0°时管道各界面的温度和氧化膜厚度最大,与实际运行数据有很好的一致性。用该方法预测氧化膜厚度及管壁各界面温度是可行的。 展开更多
关键词 水冷壁 氧化膜 生长 预测 新方法
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CeO_2对铝化物涂层高温氧化膜生长应力的影响(英文)
19
作者 马信清 李美栓 +3 位作者 周龙江 宫俊波 李铁藩 沈嘉年 《材料科学进展》 CSCD 1993年第5期369-375,共7页
采用改进的双面氧化弯曲法,原位测定了900℃下 CeO_2及其含量对 Al 化物涂层上的氧化膜生长应力的影响,并计算出了含 CeO_2的复合涂层与两种简单渗 Al 涂层的生长应力差值。实验表明:涂层中添加 CeO_2可细化 Al_2O_3膜的晶粒,增加了氧... 采用改进的双面氧化弯曲法,原位测定了900℃下 CeO_2及其含量对 Al 化物涂层上的氧化膜生长应力的影响,并计算出了含 CeO_2的复合涂层与两种简单渗 Al 涂层的生长应力差值。实验表明:涂层中添加 CeO_2可细化 Al_2O_3膜的晶粒,增加了氧化膜的塑性,使复合涂层在900℃氧化45h 后的氧化膜内的生长应力同 NiAl 涂层和M38G 合金渗 Al 层相比分别降低了约2000MPa 和500MPa。此外,试样在升温过程中的弯曲行为表明,三种涂层的线膨胀系数间关系为 α_(NiAl)>α_(NiAl+CeO(?))>α_(渗 Al M38G 合金)。 展开更多
关键词 氧化物 涂层 二氧化铈 防腐
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锆合金氧化膜的内应力计算 被引量:2
20
作者 张君松 吕俊男 +1 位作者 龙冲生 廖京京 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期101-104,共4页
锆合金氧化膜中的内应力是锆合金腐蚀动力学中的重要影响因素,目前没有统一的方法得到氧化膜中内应力的大小,且数值差异较大。在传统的实验和理论方法的基础上,建立ZrO_(2)/Zr合金双层氧化弯曲几何模型,计算不同腐蚀状态下氧化膜中的内... 锆合金氧化膜中的内应力是锆合金腐蚀动力学中的重要影响因素,目前没有统一的方法得到氧化膜中内应力的大小,且数值差异较大。在传统的实验和理论方法的基础上,建立ZrO_(2)/Zr合金双层氧化弯曲几何模型,计算不同腐蚀状态下氧化膜中的内应力大小,得到内应力变化规律并分析其影响因素,为锆合金氧化膜内应力研究提供了一种较为可靠的方法。 展开更多
关键词 锆合金氧化膜 内应力 挠度
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