介绍需要新的高温材料来提高热循环（如燃气轮机发欧洲杯足球竞彩动机）的能量转换效率。功能梯度材料（简称FGM）和由氧化物陶瓷欧洲杯足球竞彩和金属组成的纳米复合材料作为下一代高温材料受到了广泛关注。由于在高温下氧气可以通过氧化物基体，分散的金属颗粒在基体中被氧化。欧洲杯猜球平台金属分散体因氧化而膨胀，并在基体中产生应力。最后，复合材料断裂。为了在高温下应用功能梯度材料和纳米复合材料，抗氧化/耐腐蚀性非常重要。 Nanko等人[1]报道了部分稳定氧化锆（PSZ）复合材料与镍粒子分散体（Ni/PSZ）的高温氧化。由于镍分散体的氧化，PSZ基体开裂。裂纹区与氧化时间成正比。铝的高温氧化2.O3.Ni颗粒弥散（Ni/Al）基体复合材料2.O3.)也有报道[2,3]。Nanko等人[2]描述了自2.O3.具有优良的机械性能和低的离子扩散率，铝2.O3.以金属Ni颗粒(Ni/Al)分散的复合材料欧洲杯猜球平台2.O3.)具有比Ni/PSZ更高的抗氧化性能。Ni/Al合金的氧化层2.O3.由Al组成2.O3.基体与NiAl2.O4.作为氧化产物。氧化区的生长遵循抛物线规律，这意味着氧化层中的质量传输受速率控制。氧化区没有开裂，但有孔洞，这是由于镍氧化过程中阳离子向外扩散而形成的。Wang等人[3]报道了Ni/al的氧化2.O3.在1000至1300ºC的温度下。他们研究了镍含量更细的复合材料的氧化行为颗欧洲杯猜球平台粒（2-5µm） 比我们以前的工作（10µm)[2]。氧化行为遵循抛物线定律。氧化速率随镍体积分数的增加而增加。 为了理解弥散金属颗粒的氧化物复合材料的氧化，应讨论基体的扩散特性。欧洲杯猜球平台由于PSZ是一种典型的氧化物离子导体，Ni/PSZ被向内的氧扩散氧化。Ni/Al合金的氧化2.O3.由于氧化离子向内扩散和阳离子向外扩散而发生。 氧化镁的阳离子扩散系数比氧化物离子快。本文研究了含Ni颗粒弥散的MgO基复合材料（简称Ni/MgO）的高温氧化，以了解金属弥散氧化物的氧化行为。金属弥散氧化物具有比氧化物离子更快的阳离子扩散。 实验样品制备将市售氧化镁粉末（平均粒径：0.5μm，纯度：99.99%）与5 vol%的镍粉末（平均粒径：10μm，纯度：99%）在乙醇中与砂浆混合30 min。粉末混合物干燥后，采用脉冲电流压力烧结技术，在模具温度1350˚C、模具压力29 MPa、真空保温30 min的条件下固化。烧结样品的密度至少达到理论值的99%。试样表面先用1500 sic砂纸磨细，再用4 μm金刚石浆抛光。 氧化的样品将样品放在氧化铝坩埚中的氧化铝球（直径3 mm）上，并在1200和1300℃的温度下在空气中氧化。氧化实验的升温速率为400k/h。通过X射线衍射（XRD）对样品进行了物相鉴定。用扫描电子显微镜（SEM）和电子探针显微分析（EPMA）观察了样品的微观结构。氧化区的厚度根据10个不同区域的测量值的平均值确定。 结果和讨论图1显示了（a）烧结样品和（b）氧化样品在1300˚C下1天的XRD图谱。烧结样品由MgO和Ni组成。氧化后，XRD图谱中的Ni峰消失。这一事实意味着MgO基体中镍颗粒的氧化反应形成固溶体，如下所示：欧洲杯猜球平台 
(1)
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图1。Ni/MgO样品表面的XRD图谱。(a)烧结试样，(b) 1300氧化试样˚持续1天。 |
根据二元相图[4]，NiO-MgO体系呈现完全的固溶体。 图2显示了在1300˚C下氧化1天的样品的SEM照片。在深度为70μm的区域内没有镍颗粒欧洲杯猜球平台。分散在M欧洲杯猜球平台gO基体中的镍颗粒在此区域被完全氧化。完全氧化区下方的区域包括部分氧化的镍颗粒。欧洲杯猜球平台MgO复合材料不会因分散的镍颗粒氧化而断裂。欧洲杯猜球平台在氧化区观察到孔隙，与Ni/Al相似2.O3.[2]．这些空隙是由于高温氧化过程中阳离子向外扩散而形成的。在本研究中，氧化区深度定义为从自由表面到观察到部分氧化镍颗粒位置的距离。欧洲杯猜球平台
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图2。在1300˚C下氧化1天后Ni/MgO的横截面图。 |
图3显示了样品在1300˚C下氧化1天的EPMA结果。在氧化区，即使在自由表面周围，镍和镁的分布也不均匀。
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图3。镍/氧化镁在1300˚C下在空气中氧化1天的EPMA结果。BEI表示背散射电子像。 |
这意味着在高温氧化过程中，氧化区中镁和镍的相互扩散并没有完全形成均匀的（Mg，Ni）O固溶体。通过增加氧化时间，表面附近的氧化区应是均匀的。 图4表示氧化区的深度，x，作为氧化时间的函数，T研究了Ni/MgO在高温下的高温氧化。生长速率随氧化时间的延长而降低。氧化区的生长遵循抛物线定律： 
(2)
哪里KP是抛物线速率常数。由于氧化区密度如图2所示，通过氧化区的质量传输是氧化区生长过程的主导。
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图4。氧化带深度，x，作为时间的函数，T研究了Ni/MgO的高温氧化。 |
图5显示了Ni/MgO和Ni/Al抛物线速率常数的比较2.O3..在低于1600 K的温度下KPNi/MgO比Ni/Al低2.O3.以前报道过[2]。表观活化能为139 kJ.mol-1.Freer[5]列出了许多氧化物扩散系数的报告数据。Mg和Ni在MgO中扩散的表观活化能为150 ~ 350 kJ.mol-1对于O，从250到400 kJ.mol-1.其中，Mg在MgO中的外扩散系数为151 kJ.mol-1对于Ni，它是154kj.mol-1在MgO。它们的阳离子扩散活化能与本文报道的Ni/MgO高温氧化的活化能一致。Ni/MgO的主要氧化过程是阳离子通过氧化（Mg，Ni）O区的扩散。
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图5。抛物线速率常数的温度依赖性和Ni/MgO的高温氧化。 |
氧化区中NiO的平均摩尔分数可以从5 vol%Ni计算为8 mol%。通过在MgO中掺杂NiO，空穴浓度应增加如下： 
(3)
氧化区生长的扩散过程应以Mg或Ni扩散为主，并通过空穴传导进行电子补偿。 图6说明了对Ni/MgO氧化区生长机制的推测。镁或镍的阳离子向外扩散。金属Ni颗粒在界面处被Mg欧洲杯猜球平台O基体分解生成的氧化离子氧化。该反应中每个镍颗粒的比体积变化，Δv/v镍，计算公式为： 
（4）
哪里N镍是Ni和的摩尔量v我是i种的摩尔体积。当氧化1摩尔镍形成1摩尔NiO时，必须分解1摩尔MgO。价值Δv/v镍等于–1.1，即形成具有几乎相同体积镍颗粒的空隙。如图2所示，在氧化区观察到大的孔洞，其大小几乎相同的弥散Ni颗粒。这与体积变化的计算结果是一致的。
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图6。高温下Ni/MgO氧化区生长的机理。 |
结论研究了含5 vol%Ni颗粒弥散的MgO基复合材料在高温空气中的氧化行为。氧化区由（Mg，Ni）O固溶体组成。氧化区的生长遵循抛物线规律，即氧化区的质量输运受速率控制。抛物线速率常数的表观活化能与MgO中阳离子的非本征扩散系数的表观活化能一致。由于高温氧化过程中阳离子向外扩散，在氧化区形成空洞。 确认作者想对三岳奖学金基金会部分支持当前工作表示感谢。 工具书类1.M.南子，M.吉村和T.丸山，"Y的高温氧化2.O3.部分稳定氧化锆2.镍颗粒弥散复合材料欧洲杯猜球平台”,马特。反式.,44(2003) 736-742. 2.南子先生、阮当先生、松手先生和石崎先生，“铝的高温氧化2.O3.-镍基弥散复合材料”,J.Ceram程序。雷斯.,3.(2002) 132 - 135。 3.王廷春，陈瑞志，段伟华，“Ni-Toughened Al的抗氧化性2.O3.”,J.欧洲陶瓷协会.,23(2003) 927 - 934。 4.E. M. Levin, C. R. Robbins和H. F. McMurdie，陶艺家的相图，美国陶瓷学会，OH, p110(1979)。 5.R.Freer，“参考文献，氧化物中的自扩散和杂质扩散”，马特。Sci.,15(1980) 803-824. 详细联系方式 |