高温合金循环氧化膜弯曲剥落行为等效为弹性基础梁失稳问 题，利用有限元特征值屈曲分析，提出高温合金循环氧化膜弯曲剥落理论，建立了高温合金 循环氧化动力学模型.Fe-Ni-Cr-Al合金高温循环氧化动力学计算结果与实验数据相符，证明 了氧化膜弯曲剥落模型的正确性.

研究了Ti45Al10Nb(at%)合金在800℃～960℃氧气和空 气中的氧化行为，并与Ti50Al(at%)合金作一对比，表明该合金具有较好的高温抗氧化 性能，其氧化增重速率略优于文献报道的铁基耐热不锈钢.发现了Ti45Al10Nb合 金在空气中的氧化增重速率明显低于在纯氧中的氧化增重速率，X-射线相分析与能谱分析表 明氧化产物主要由TiO2与Al2O3组成，但空气中氧化后的氧化产物中含TiN相，认为它 是降低氧化速率的主要原因，并且认为合金元素Nb稳定了氧化层中的TiN相，因而提高了合 金在空气中的抗氧化性能.

采用自行研制的高频电脉冲沉积(HFESD)设备在Fe20Cr4.5Al 合金表面分别制备了Fe20Cr4.5Al微晶涂层与Fe20Cr4.5Al-Y2O3弥散氧化物微晶涂 层.在1000℃和1100℃静态空气中，对合金基体和施加涂层试样进行了200 h的恒温氧化实验 .结果表明：在两种实验温度条件下，含有Y2O3弥散氧化物颗粒的微晶涂层，完全消除 了Al2O3氧化膜中的凸脊，细化了氧化膜的晶粒，抑制了氧化膜的剥落，大大地提高了 氧化膜的致密性和粘附性.单一的微晶涂层则部分抑制了凸脊状氧化膜的形成，氧化膜由脊 状氧化物和细晶氧化物混杂组成.涂层对氧化增重的影响则与氧化温度－氧化膜的生长速率 有关，在1000℃下，涂层试样的氧化增重均有所降低，其中弥散氧化物微晶涂层试样的氧化 增重最低；在1100℃下，施加微晶涂层和弥散氧化物涂层对氧化增重影响很小.微晶和Y2 O3弥散氧化物颗粒在提高Al2O3氧化膜保护性方面具有“协同效应”.

利用低氧分压控制系统，研究了两种In含量的Ag-In合金在5 50℃和不同氧分压条件下的氧化行为.结果表明：在可以发生内氧化的实验条件下，合金外 表面上都有In2O3生成，不同氧分压下所生成的In2O3表现出明显的形状差异.0.21 ×105 Pa氧分压下合金试样氧化后表面有颗粒状In2O3和纯银块生成，而在低氧分压 下试样表面只有丝状的In2O3生成.随着合金中In含量的提高或系统内氧分压的降低，均 可起到促进In2O3在试样表面生成的作用.

对采用电子束物理气相沉积方法制备的MCrAlY涂层、双层结 构热障涂层以及新型梯度结构热障涂层的高温氧化性能以及热腐蚀性能进行了研究.3 种涂层均具有良好的抗高温氧化性能，但在950℃等温热腐蚀环境下，涂层的氧化速率加快 .梯度热障涂层的增重小于NiCoCrAlY涂层，表明YSZ陶瓷层有助于提高NiCoCrAlY涂层的抗 热腐蚀性能，但热循环寿命降低.

采用热重分析及现代表面分析方法研究了低压等离子喷涂Ni CrAlY涂层在纯氧以及含5%水蒸气的O2中的高温氧化行为,结果表明：在纯氧的氧化环境中 ,NiCrAlY涂层氧化动力学遵循抛物线规律,在含有5％的水蒸气的O2中，NiCrAlY涂层在氧 化至110 h后氧化动力学几乎呈直线规律.XRD及SEM分析显示，NiCrAlY涂层在O2中氧化180 h后，表面形成一层致密的Al2O3；而在含5%水蒸气的O2中氧化180 h后表面氧化层中 除了有Al2O3外，还有NiO和Cr2O3.其原因在于水蒸气中的氢在氧化物中的溶解，致 使Ni2+扩散 速度增加，使氧化层变得疏松，降低其抗氧化性.

研究了A3钢在V2O5+Na2SO4中700℃下的高温腐蚀 行为.结果表明，A3钢在V2O5+Na2SO4中腐蚀特别严重尤其当Na2SO4含量为15 mass%时腐蚀最为严重.A3的腐蚀是氧化膜形成和溶解的循环过程，在含有Na2SO4的 熔盐中，基体/氧化物界面上的硫化进一步加速了腐蚀.

研究了中间层采用低压等离子喷涂(LPPS)和外层采用大 气等离子喷涂(APS)的热障涂层(TBC)，经1100℃热处理，NiCrAlY-ZrO2界面的特性和元素 的分布随时间的变化规律.

用电化学阳极氧化方法在Ti上制备纳米晶TiO2薄膜 .结果表明，将工业纯钛片暴露于电介质溶液并加一定电压，Ti表面将氧化生长TiO2薄膜. 适当控制氧化电压、溶液温度，可以得到非晶氧化膜，再进行控制条件下的晶化处理，得到 锐钛矿相纳米晶TiO2薄膜，其晶粒度约在10～30 nm.研究了电化学氧化过程氧化膜生 长动力学，发现在0～80 V电压范围内，氧化膜随电压增加而增厚，在一定电压下氧化膜有 一恒定的厚度，氧化膜厚度和氧化电流随时间而逐步降低呈对数规律，氧化膜生长过程受电 场作用下离子通过膜的迁移所控制.用TEM、X-衍射表征TiO2薄膜的晶体形貌与相结构.用 光谱仪测定了薄膜对入射光的吸收特性，表明电化学氧化制备的纳米晶TiO2薄膜对近紫外 入射光产生强烈的吸收，显示纳米结构的量子效应.

采用喷丸与电泳沉积稀土薄膜复合处理工艺对T91钢进行表 面处理.在管式高温水蒸气氧化实验装置中，以600℃脱氧水蒸气氧化300 h的试验条件评价 其抗水蒸汽氧化性能.结果表明，该处理方法可以减小氧化抛物线速度常数，有效改善抗氧 化性能，较单一沉积稀土薄膜效果更为显著.与原材料相比，氧化物晶粒直径可由3～5 μm 细化至约0.5 μm.分析了喷丸与沉积稀土薄膜对氧化机理的影响，并讨论了复合处理工艺 对氧化过程中扩散机理的影响以及氧化膜物相组成的变化.

采用磁控溅射方法在镍基单晶高温合金基体上沉积NiCrAlY 粘结层，电子束物理气相沉积方法(EB-PVD)沉积陶瓷层(7 mass%Y2O3-ZrO2).用X-射 线 衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等研究了EB-PVD热障涂层热循环过程中的相变，同时观察了样品 的形貌变化.结果表明，EB-PVD方法沉积的陶瓷层，其柱状晶粒簇拥成团，表面比较致密， 然而晶粒簇间存在间隙，允许柱状晶横向伸缩，使基体能在相对大的范围内自由膨胀.经高 温氧化后，陶瓷层表面变得疏松，柱状晶粒簇间距增大，随着热循环的继续进行，相邻较大 的间隙互相连接而形成微裂纹，并逐渐横向及纵向扩展.循环氧化比恒温氧化更易于产生显 微裂纹.1050℃热循环过程中，ZrO2正方相的c/a轴比值逐渐增加，Y2O3含量逐渐减 少，非平衡正方相逐渐分解成平衡正方相和立方相.循环300次后，观察到少量从平衡正方 相转变而来的单斜相.

在Ni基单晶高温合金基体上，采用磁控溅射沉积Ni30Cr12Al0.3Y粘结层，电子束物理气相沉 积(EB-PVD)氧化锆陶瓷面层，制备了热障涂层.粘结层的晶粒尺寸小于100 nm，为纳米结构 ，具有优异的抗氧化性能；陶瓷面层为柱状结构，有较好的应变允许度.XRD分析表明，沉 积态的陶瓷层存在大量的非平衡正方相(t′),还有少量的立方相(c)和单斜相(m)，t′相 在冷却时不会转变为m，对陶瓷的高温稳定性有重要的作用.在1050℃下，对单晶合金基 体和热障涂层进行了循环氧化实验.结果表明，单晶合金经过几次循环后氧化膜发生剥落， 100次循环氧化后，表面氧化物主要由NiO和少量的Al2O3以及由于Kirkendell效应造成 的孔洞组成; 而热障涂层经过100次循环后，表面没有剥落，但有微裂纹出现，粘结层与 陶瓷层之间的热氧化产物(TGO)为Al2O3.300次循环氧化后，TGO与粘结层之间有裂纹产 生.

研究了钴基高温合金K40S在950℃和1000℃的循环氧化行 为.发现合金在950℃ 400 h以内的抗循环氧化性能较好.合金在1000℃氧化50 h以后因为 表面氧化膜剥落开始出现失重现象.在1000℃循环氧化初期的产物主要为Cr2O3，其次 为CoCr2O4和少量的CoO，400 h以后，Cr2O3基本剥落，合金表面由于Cr的损耗又生 成Cr2WO6、NiCr2O4以及挥发性的WO3氧化产物.添加Si和Mn元素使K40S合金抗循 环氧化性能明显地比不含Si和Mn元素的DZ40M钴基高温合金优越.

研究了金属间化合物Ni3Al基合金的抗氧化、抗硫化性能. 结果表明，Ni3Al基合金在劣质煤燃烧的高温环境下，具有良好的抗硫腐蚀性能，是耐热 钢2520合金的3.6倍，是一种极具应用前景的高温耐硫蚀新材料.

借助电子探针显微分析仪和X-射线衍射仪，分析了不同扩散 工艺的45#钢热浸镀Al扩散层的微观结构，通过500 h的循环氧化实验，对扩散层的抗热冲击 性和抗高温氧化性进行了研究.结果表明：850℃扩散后扩散层为两层；950℃扩散处理后扩 散层为三层；浸镀10 min，950℃扩散4 h为最佳工艺参数.

研究了我国开发的Zr-Sn-Nb合金(N18和N36)在360℃、18.6 MPa含LiOH高温高压水，400℃和500℃、10.3 MPa过热蒸汽中的腐蚀行为.结果表明，两种合 金试样在500℃腐蚀500 h未出现疖状腐蚀，而Zr-4合金在4 h就出现疖状腐蚀；在400℃腐蚀 245 d后，N18试样的增重低于Zr-4，而N36的增重高于Zr-4；在360℃含LiOH的高温高压 水中腐蚀300 d，两种合金试样的增重只有Zr-4的16%～25%.N18合金不仅在高温高压水中而 且在过热蒸汽中都具有优良的抗腐蚀性能.在Zr-Sn系合金中加入适量的Nb，一部分固溶在α -Zr中可以抵抗C、N等杂质对腐蚀性能的有害影响，另一部分形成第二相均匀弥散分布在合 金中可明显降低合金在高温水和过热蒸汽(500℃)中的氧化速率.氧化膜/金属界面处的氧化 膜生长存在不均匀性，转折后氧化膜的不均匀生长更明显.