用计算机建立Ni-Cr-Al合金模型,对其高温氧化行为进行理论研究,揭示其高温氧化机理.对提高Ni-Cr-Al高温合金使用温度,改善其高温性能及研发新型Ni-Cr-Al合金等起到积极的促进作用。 合金铝管应用基于密度泛函的第一原理方法,通过MaterialsStudio软件中的Castep模块,建立Ni-Cr-Al合金及氧吸附表面模型,从理论角度研究Ni-Cr-Al合金择优氧化及其影响机理。通过研究发现：表面无氧吸附时,Al、Cr在Ni(111)面不发生偏聚,而Y却在表面发生偏聚。当氧吸附于合金表面时,表面偏聚发生反转,即Al、Cr也在Ni(111)发生偏聚。氧吸附促使Al、Cr合金元素在表面处发生偏聚对Ni-Cr-Al合金发生择优氧化起到了决定性的作用。合金元素向表面偏聚强弱的顺序为YCrAl;氧在Ni基合金表面发生化学吸附,Cr、Al、Y存在使吸附变得更稳定,尤其是Cr,这可以解释Ni基合金氧化皮外层一般是Cr2O3,而内层是A12O3的事实。

天津吉斯特金属材料销售有限公司合金铝管稀土促进Ni-Cr-Al合金选择性氧化是因为稀土氧化物Y2O3有助于Cr2O3,A12O3成核；合金元素Al、Cr、Y使Ni合金表面活性增强,有助于表面Al、Cr、Y氧化物形成,产生择优氧化,阻止氧进一步向基体内部的扩散。氧吸附与Al、Cr、Y形成较强的共价键,与Ni形成较弱的共价键,因此Ni-Cr-Al合金表面容易生成A1203或Cr203氧化膜。O吸附使Ni、Cr、Y的d电子转移到氧原子上,因此形成的化学键兼有共价键和离子键的特性,合金元素Al、Cr、Y使Ni合金表面活性增强,有助于表面Al、Cr、Y氧化物形成,产生择优氧化,阻止氧进一步向基体内部的扩散。氧吸附与Al、Cr、Y形成较强的共价键,与Ni形成较弱的共价键,因此Ni-Cr-Al合金表面容易生成A1203或Cr203氧化膜。

O吸附使Ni、Cr、Y的d电子转移到氧原子上,因此形成的化学键兼有共价键和离子键的特性. 本论文还应用基于密度泛函的第一原理方法,通过Materials Studio软件中的Castep模块,建立Ni-Cr-Al合金基体和及A1203基体模型,研究了稀土对Ni-Cr-Al合金高温氧化的影响机理。研究发现稀土元素的加入有效阻止空洞的形成,增强氧化膜与基体的粘附性,更好的保护基体；稀土元素的加入与基体中的杂质S形成化合物,有效的阻止S破坏氧化薄膜的粘附性；稀土的加入不能降低A12O3薄膜中Al和O空位浓度,也不能降低扩散速度。稀土对氧化膜生长速度的影响来自其于A12O3氧化膜的迅速形成。