Acta Materialia：高溫液相Pb-Bi二元合金中Fe-Cr-Al合金塊體表面氧化層的形成對應變的影響

【引言】

液態金屬以及液態金屬合金在高溫時會腐蝕大部分鐵基材料。而研究發現液態合金中合適濃度的氧含量會產生氧化鈍化，減輕腐蝕，尤其鋁出現在鐵基材料中。然而隨著溫度的升高以及液態金屬中氧含量的增加會使氧擴散到固體中，使中間層氧化物增加。這會使近氧化層的固體產生應變。

【成果簡介】

近日，西安交通大學的陳凱教授和加利福尼亞大學伯克利分校的M.P. Popovic（共同通訊作者）在Acta Materialia發表最新研究成果“A study of deformation and strain induced in bulk by the oxide layers formation on a Fe-Cr-Al alloy in high-temperature liquid Pb-Bi eutectic”。在該文中，研究人員利用同步加速器X射線衍射儀研究了液態鉛鉍二元合金中Fe-Cr-Al固體合金氧化層近表面由于氧化產生的應變。

【圖文導讀】

圖1 試樣及EDS線掃描圖

（a）XRD試樣測試區域示意圖

（b）氧化層橫截面SEM圖

（c）氧化層EDS線掃描圖

圖2 FIM和RIM圖以及取向圖

（a）原始強度圖（衍射峰值平均強度）

（b）過濾強度圖

（c）塊狀晶體[001]方向的晶體取向圖

（d）晶格取向差圖

圖3 X射線衍射圖

（a）掃描區域的平均峰值寬度分布

（b）平均峰值寬度分布演變

（c）圖（a）中點c處衍射峰的放大圖

（d）圖（a）中點d處衍射峰的放大圖

（e）圖（a）中點e處衍射峰的放大圖

圖4 X射線衍射峰

（a）平均峰值寬度分布

（b）-（d）X-Y面內的衍射峰演化過程及形狀

圖5 XRD掃面區域的位錯密度分布圖

圖6 應變張量分布

（a）壓縮主應變

（b）拉伸主應變

圖7 未經LBE處理的試樣

（a）X方向的面內取向圖

（b）ALK試樣峰值寬度分布圖

【小結】

（1）塊區域近表面有塑性變形（位錯導致）和亞晶粒。

（2）通過晶體取向差計算得到的位錯密度和峰值寬度以及應變分布規律一致，這就表明晶格中的應變主要來自塑性變形。

（3）塊狀晶體結構的晶粒細化會使近表面區域的晶體取向差的改變，這可能是因為內部氧化，隨后由于氧化以及晶格錯配導致產生應變。

（4）應變主要有兩個來源：其一是由于氧的擴散導致鋁合金的氧化，另一個是由于熱膨脹使氧化物和母材錯配。根據以上研究，內部氧化是應變的主要機制。

文獻鏈接：A study of deformation and strain induced in bulk by the oxide layers formation on a Fe-Cr-Al alloy in high-temperature liquid Pb-Bi eutectic (Acta Materialia, 2018, doi.org/10.1016/j.actamat.2018.03.041)。

本文由材料人編輯部金屬組 楊樹 供稿，材料牛編輯整理。

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