采用氧化增重实验、 XRD、SEM以及EDS研究了925合金在均匀化温度1130~1190 ℃时的高温氧化行为。结果表明,925合金完全均匀化需要在1160 ℃保温20 h以上。均匀化中形成的氧化膜由内至外分为3层,分别为TiO₂层、Cr₂O₃层以及由TiO₂和尖晶石结构的Cr、Fe氧化物构成的外层。均匀化时间超过20 h,Cr₂O₃层开始减薄,并且尖晶石状Cr、Fe氧化物部分剥落;氧化时间增加至50 h时,Cr₂O₃氧化层减薄,尖晶石状Cr、Fe大量剥落。同时内部大量形成Al、Ti内氧化物。综合考虑氧化行为对合金的影响,在满足合金均匀化要求的前提下,建议925合金的均匀化工艺为1160 ℃保温20 h。

针对700 ℃超超临界汽轮机候选材料镍基合金Inconel 625,在700~750 ℃空气和水蒸气交替环境以及在0~8000 μg/L溶解氧浓度的高温水蒸气环境下进行应力腐蚀裂纹扩展速率 (CGR) 实验研究。采用恒应力强度因子 (K) 的力学加载方式进行加载,采用直流电位降法 (DCPD) 对CGR进行在线检测。结果表明：Inconel 625合金在水蒸气环境中的CGR比空气环境中的大,温度越高CGR越大;随着水蒸气中溶解氧含量的增加,CGR增大。并对温度、介质环境和溶解氧含量对应力腐蚀开裂CGR的影响机理进行了讨论。

采用电化学方法研究了316不锈钢在添加1‰ (质量分数) 和2‰Y₂O₃的熔盐中的腐蚀行为,采用SEM/EDS分析了腐蚀产物的形貌和物相组成。结果表明：添加Y₂O₃可以降低不锈钢的腐蚀速率,添加1‰和2‰的Y₂O₃,其腐蚀电流密度由9.47 mAcm^-2分别降至7.13和3.73 mAcm^-2。电化学阻抗测试结果表明,316不锈钢在熔融含稀土氧化物的三元硝酸盐中电荷转移电阻值升高,因此耐蚀性得以提高。

研究了T91钢在600,650和700 ℃10％KCl+10%K₂SO₄+80%Na₂SO₄ (质量分数) 混合熔融盐中的热腐蚀行为。采用XRD,SEM /EDS对腐蚀产物膜相组成和形貌进行了分析。结果表明,T91钢在腐蚀过程中均表现为失重,特别是在650和700 ℃下失重尤为严重。600 ℃下的腐蚀产物膜主要由Fe₃O₄组成;而650和700 ℃下的腐蚀产物膜基本剥落殆尽,EDS分析表明残留的腐蚀产物中S含量较高,这导致腐蚀产物严重剥落。熔盐中Cl可与Cr₂O₃反应生成挥发性的CrO₂Cl₂,导致腐蚀进一步加速。

采用多弧离子镀技术在Ti-6Al-4V合金上沉积了单层TiAlN涂层和较厚的Ti/TiAlN多层涂层,比较了两种涂层在600 ℃/NaCl-H₂O-O₂协同环境中的腐蚀行为。结果表明：在上述环境中,单层TiAlN涂层结构存在连续的柱状晶结构,内部存在的熔滴针孔等固有缺陷成为扩散通道,腐蚀介质 (O,H₂O和Cl^-) 沿着缺陷向内快速扩散,造成局部完全损耗,导致Ti-6Al-4V基体被腐蚀。Ti/TiAlN多层涂层由于Ti层的引入,破坏了TiAlN层连续柱状晶的结构,抑制了涂层中贯穿性固有缺陷 (针孔等) 的形成,有效减缓了腐蚀介质在涂层内部的扩散;而且涂层总厚度的增加明显增长了腐蚀介质到达合金基材的路径,延缓了合金被腐蚀的时间,表面形成了均匀的腐蚀产物,合金基材未受到侵蚀。Ti/TiAlN多层涂层的耐蚀性明显优于TiAlN单层涂层。

采用电子束物理气相沉积 (EB-PVD) 方法在镍基高温合金表面制备了La₂Ce₂O₇(LC)/8YSZ双陶瓷层热障涂层,研究了LC涂层在高温燃气热腐蚀条件下的高温稳定性以及涂层的抗热腐蚀性能。结果表明,LC陶瓷涂层在海水和航空煤油的热腐蚀环境下经过950 ℃曝露100 h后,涂层没有发生分解和相变,显示了良好的抗燃气热腐蚀性能;同时,金属粘结层表面形成了一层连续致密的氧化层。热障涂层经过循环腐蚀100 h后,仍然没有发生剥落失效。

采用液相等离子喷涂 (SPPS) 方法制备了SrZrO₃热障涂层 (TBCs) 。采用田口实验法 (Taguchi method) 研究了喷涂电流、氩气流量、氢气流量等主要喷涂工艺参数对涂层沉积效率、硬度、显微结构、相稳定性的影响规律。分别采用XRD,SEM和显微硬度计研究了涂层的相组成、显微结构和硬度。结果表明：在喷涂距离、送液速率、雾化压力一定的情况下,当喷枪电流为600 A、氩气流量为40 L/min、氢气流量为10 L/min条件下,涂层的沉积效率最高,熔化程度最好,单遍喷涂厚度达到6.0 μm,涂层孔隙率为16.3%,硬度为6.8 GPa。相稳定性研究表明,1450 ℃下随着热处理时间的延长,涂层中t-ZrO₂相逐渐向m-ZrO₂相转变,SrZrO₃相稳定性良好。

采用APS制备了 (Gd_0.7Sr_0.3)ZrO_3.35涂层,将涂覆CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂ (CMAS)的 (Gd_0.7Sr_0.3)ZrO_3.35涂层以及 (Gd_0.7Sr_0.3)ZrO_3.35与CMAS混合粉末在1250 ℃分别热处理1,4,8和12 h。使用XRD和SEM分别对腐蚀产物的相组成、显微形貌进行分析。结果表明：(Gd_0.7Sr_0.3)ZrO_3.35涂层抗CMAS腐蚀性能良好,原因是在腐蚀产物层内形成了由磷灰石相Ca₂Gd₈(SiO₄)₆O₂和c-ZrO₂组成的致密的阻碍层,有效地抑制了CMAS的进一步腐蚀。

采用固相法合成SrZrO₃粉末并对合成的粉末进行喷雾造粒,采用大气等离子喷涂 (APS) 制备SrZrO₃热障涂层 (TBCs)。将合成的SrZrO₃粉末与CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂ (CMAS) 粉末混合,以及在等离子喷涂SrZrO₃涂层表面涂覆CMAS粉末,分别在1150和1250 ℃进行腐蚀行为研究,分别使用XRD和SEM对腐蚀产物相和涂层显微结构进行表征。结果表明：在1150 ℃下,SrZrO₃粉末不与CMAS发生腐蚀反应;当温度升高到1250 ℃时,两者发生反应,腐蚀1 h后生成ZrSiO₄,CaZrO₃,SrAl₂O₄和t-ZrO₂,而腐蚀4 h后出现新相m-ZrO₂。在1250 ℃下,随着腐蚀时间增长,反应生成的t-ZrO₂转变为m-ZrO₂,此时的腐蚀产物层可抑制CMAS的进一步腐蚀。

利用超音速火焰喷涂 (HVOF) 方法在304钢上制备了厚度约为30 μm的Fe40Al-50%Cr₃C₂涂层,采用XRD,SEM/EDS分析其在阶梯温度退火后的微观结构演化行为。退火前涂层的表面十分粗糙,成分分布很不均匀,主要由Fe、Al和Fe-Al金属间化合物以及少量的Fe、Al的氧化物组成,涂层的最外层存在较多大块Fe颗粒,靠近基体部分存在少量的Al颗粒。经过真空退火处理之后,涂层的成分均匀性有了很大的改善,但是涂层中的一些孔洞依然存在。随着真空退火温度从700 ℃升高到900 ℃,涂层中大块Fe、Al颗粒逐渐消失,Fe、Al扩散反应更加充分,涂层中形成了更多的Fe-Al金属间化合物。

采用等离子喷涂技术在304不锈钢表面沉积TiN涂层,研究其在燃料电池环境中的腐蚀和导电性能。采用XRD和SEM对涂层组织结构和微观形貌进行了表征,通过动电位极化曲线、电化学阻抗谱技术比较了涂层与基体在模拟电池环境中 (0.3 mol/L H₂SO₄+2 mg/L HF) 的耐蚀性,并测定了接触电阻。结果表明：涂层的自腐蚀电位显著高于基体的,且腐蚀电流密度下降近1个数量级,这与所制备厚约20 μm涂层的均匀致密性有关。在360 h浸泡过程中,涂层的开路电位显著高于基体,稳定性良好,虽阻抗随时间有所降低,但仍维持较高值,涂层能够对基体提供有效保护。在138 Ncm^-2压力下,TiN涂层的接触电阻为50 mΩcm^-2,低于基体的,表现出更优越的导电性能。

研究了Fe-65Cu-15Ni-5Al和Fe-45Cu-15Ni-5Al两种四元合金在900 ℃的恒温和循环氧化行为。在恒温氧化条件下,Fe-65Cu-15Ni-5Al合金的氧化速率低于Fe-45Cu-15Ni-5Al合金的;Fe-65Cu-15Ni-5Al合金的氧化动力学前期符合抛物线规律,后期为线性规律,Fe-45Cu-15Ni-5Al合金的氧化动力学符合抛物线规律。然而,在循环氧化条件下,Fe-65Cu-15Ni-5Al合金的氧化速率却高于Fe-45Cu-15Ni-5Al合金的。两种合金在恒温及循环氧化条件下,最外层都形成了以CuO为主的厚氧化层,中间层由Fe、Ni和Al的氧化物以及它们之间形成的复合氧化物组成。除了Fe-65Cu-15Ni-5Al合金在恒温条件下不发生内氧化外,其余情况内层都有不连续的Al₂O₃层形成,Al₂O₃层内侧发生了Al的内氧化。由于在循环氧化条件下,内层的Al₂O₃层在应力作用下容易破裂,富铜的Fe-65Cu-15Ni-5Al合金腐蚀速率大大高于Fe-45Cu-15Ni-5Al合金的。但是在恒温氧化条件下,富铜的Fe-65Cu-15Ni-5Al合金α相中的Al含量已达到形成保护性外氧化膜所需的临界浓度,因而比Fe-45Cu-15Ni-5Al合金具有更好的抗高温氧化能力。

使用火场环境模拟设备对工业纯Cu及Q235钢在600,700及800 ℃条件下的火场燃烧环境进行暴露,通过光学显微镜对其表面的氧化物层进行观察,重点分析表面氧化层剥落特点及其原因。结果表明：与相同温度空气中暴露相比,火场燃烧环境进行暴露后两种金属材料表面的氧化物层厚度成倍增加,冷却至室温后为层状,而且有大量的开裂区域存在;工业纯Cu在煤油气氛环境中的氧化性能变化更为明显,表面氧化膜的粘附性严重蜕化,在整个实验过程中均发生明显的剥落;Q235钢在高温煤油燃烧环境气氛中生成的氧化物层粘附性和表面颜色显著不同,这与其所处环境中的气体成分密切相关。以上研究结果可为火灾现场的温度、燃烧时间及是否有助燃剂的加入提供初步的判断依据。