CR加入Ni（Al）固溶体内氧化的影响

Makoto Nanko和Katsumi Uemura

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AZojomo（ISSN 1833-122X）第6卷2010年11月

涵盖的主题

摘要
关键词
介绍
实验程序
成绩与讨论
结论
参考
联系方式

摘要

采用电弧熔炼法制备了添加0.5mol%Cr的Ni-5mol%Al合金。在1000~1200°C的温度范围内，使用Co/CoO缓冲液进行氧化处理，以避免Ni的氧化。在1000~1100°C的氧化温度下，Al_2.O_3.用少量粗糙Cr形成棒状沉淀物_2.O_3.棒状沉淀在内氧化区不均匀。艾尔_2.O_3.棒状沉淀物似乎被Cr覆盖_2.O_3..在1200℃，（Al，Cr）氧化_2.O_3.均匀地形成棒状沉淀。内氧化区的形态意味着Cr的核形成_2.O_3.在内部氧化区中由Al组成_2.O_3.在较低的氧化温度下，沉淀不会均匀出现。

关键词

内氧化，Ni（Al）固溶体，Cr，Al_2.O_3.，纳米棒阵列

介绍

近年来，纳米棒阵列结构在电子、光学和光电子学等高科技领域得到了广泛关注[1-6]。他们的元件和器件是通过应用各种半导体生产工艺生产的，如气相处理[6-12]和蚀刻工艺[13-16]。这些纳米棒阵列结构的生产过程需要昂贵的设备，如真空室。此外，用于纳米棒阵列结构的氧化物陶瓷材料也受到限制，如ZnO、tio2等2020欧洲杯下注官网欧洲杯足球竞彩_2.和SiO_2.. 模板技术，即在具有纳米孔阵列的模具中通过选择沉积直接制备纳米棒阵列，也已应用于制备纳米棒阵列结构[1,5,17-19]。通过其工艺生产的陶瓷棒与基体的结合强度和机械强度并不高。通过他们的工艺生产的纳米陶瓷棒只是松散地粘附在基底上。

内氧化是在合金内部形成氧化物沉淀的一种氧化方式。在耐高温氧化/腐蚀中，内部氧化非常重要，因为合金的化学成分可能会降低合金的性能。另一方面，内氧化已用于制造氧化物弥散强化合金[20]。对于镍（铝）合金，内部氧化沉淀具有垂直于合金表面的棒状或针状形状[21-24]。这些合金内部氧化区（简称IOZ）的氧化物形态可用于去除IOZ中的镍后制备纳米棒阵列。作者的团队提出了一种独特的氧化物纳米棒阵列结构生产工艺，使用镍（铝）合金的内氧化[25]。通过对稀镍（铝）合金进行内氧化和电抛光，成功地制备了纳米棒阵列结构。由于纳米棒嵌入在衬底中，与通过气相沉积或蚀刻工艺制备的传统纳米棒阵列结构相比，这些纳米棒的保持强度更高。

当Ni（Al）固溶体中加入少量Cr时，Cr在生成Al后会被氧化_2.O_3.沉淀物。因为Cr._2.O_3.具有与a-Al相同的晶体结构_2.O_3.，Cr掺杂Al_2.O_3.为了制备掺铬铝，本文研究了含少量Cr的Ni（Al）固溶体的内氧化行为_2.O_3.纳米棒阵列结构。

实验程序

采用电弧熔炼法制备了添加0.5mol%Cr的Ni-5mol%Al合金（5Al-0.5Cr）。还制备了Ni–5 mol%的铝合金（5Al）进行比较。合金在1300°C下真空退火12小时。用金刚石泥浆对合金进行镜面抛光切割和抛光。样品在乙醇中超声清洗，并在室温下在实验室空气中干燥。为了避免镍的氧化，在真空条件下，在1000-1200°C的温度范围内，使用Co/CoO缓冲液进行氧化处理。用恒定4V的硫酸溶液对氧化样品进行电解抛光，以暴露合金表面的氧化物沉淀。用扫描电子显微镜（SEM）观察了氧化样品的微观结构。利用X射线衍射（XRD）对电抛光表面的氧化物沉淀进行了物相鉴定。

成绩与讨论

图1-3显示了分别在1000、1100和1200°C下氧化的5Al和5Al-0.5Cr的横截面图。在5Al和5Al-0.5Cr中形成棒状氧化物沉淀。然而，氧化棒的取向有时是随机的，尤其是添加了铬的氧化棒。在1000和1100°C下氧化的5Al-0.5Cr中经常观察到粗沉淀。

图1。1000°C下氧化样品的横截面图。

图2。1100°C下氧化样品的横截面图。

图3。1200°C下氧化样品的横截面图。

图4显示了在1000至1200℃的温度下氧化的5Al和5Al-0.5的XRD图案。5AL中的氧化物产品主要由θ-al组成_2.O_3.在1000°C条件下，随着氧化温度的升高，α.-艾尔_2.O_3.在5al中成为偏执。5AL-0.5AL CR中的氧化物产品主要包括α.-艾尔_2.O_3.在1000°C时，添加Cr会导致更快的θ/α.转型因为Cr_2.O_3.是同一种晶体结构吗α.-艾尔_2.O_3.，铬_2.O_3.将作为θ的催化剂/α.-转变。

图4。不同温度下氧化样品的XRD图谱。（a） 5Al和（b）5Al-0.5Cr。

图5显示了在1100℃（a）和1200℃（b）的1100℃（a）和1200℃（b）中氧化氧化物的高倍率图像。在1100℃下形成的氧化物沉淀物由浅灰色一体部分地覆盖的深色颗粒组成。虽然别人_2.O_3.通过XRD检测，所有氧化样品中的氧化物沉淀物均为Al_2.O_3.，可能由Cr覆盖_2.O_3.在低温下。另一方面，在1200℃下氧化的样品中的氧化物沉淀具有均匀的对比度，如图5（b）所示。CR._2.O_3.将被解散到al_2.O_3.谷物免疫。

图5。在1100°C（a）和1200°C（b）下氧化的5Al-0.5Cr横截面的高倍图像。

在5Al-0.5cr的内部氧化中，Al在内氧化的前部氧化，然后Cr在内部氧化区的内部氧化区内氧化_2.O_3.在Ni（Cr）固溶体材料中沉淀，因为Al对氧的亲和力高于Cr。但是，它们的氧分压在Cr/Cr平衡中_2.O_3.和al / al_2.O_3.远低于氧化气氛，即Co/CoO平衡。只有铝在内部被氧化的区域可以忽略不计。在1200°C等高温下，铝之间的互扩散_2.O_3.和铬_2.O_3.速度如此之快，以至于他们的固体溶液很快就形成了。图6显示了5Al-0.5Cr IOZ中氧化物沉淀的示意图。

图6。Ni（Al，Cr）固溶体内氧化的示意图。

通过使用Ni（Al，Cr）固溶体的内氧化可以获得纳米杆阵列结构。图7显示了Ni（Al，Cr）固溶体上的纳米棒结构的SEM图像。在1000和1100°C时制备的IOZ包括较大的氧化物沉淀物。在1200℃下制造的纳米杆阵列结构比在较低温度下制造的型材更均匀。（al，cr）_2.O_3.纳米杆阵列可以通过在高温下使用Ni（Al，Cr）固溶体制备，例如1200℃。

图7。5Al-0.5Cr纳米棒阵列结构的内氧化和电解抛光SEM图像。

结论

研究了添加0.5mol%Cr的Ni-5mol%Al合金的内氧化，采用内氧化和电抛光法制备纳米棒状阵列结构。在1000°C和1100°C下氧化时，铝_2.O_3.用少量粗糙Cr形成棒状沉淀物_2.O_3.含有棒状沉淀物在内部氧化区中具有异均相。细棒沉淀物最有可能由Al组成_2.O_3.铬覆盖的晶粒_2.O_3..在1200℃，（Al，Cr）氧化_2.O_3.均匀地形成棒状沉淀。内氧化区的形态意味着Cr的核形成_2.O_3.在与Al的内部氧化区_2.O_3.在较低温度下，沉淀不会均匀出现。在Ni（Al，Cr）固溶体上，采用内氧化和电解抛光的方法可以成功地获得纳米棒状阵列结构。

参考

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联系方式

Makoto Nanko和Katsumi Uemura
长冈技术科学大学机械工程系
Kamitomioka，长冈，新泻940-2188，日本

电邮：[受电子邮件保护]

本论文也以印刷形式发表在《材料和材料加工技术的进步》12[1]（2010）13-18中。欧洲杯足球竞彩