Abstract
Temperature programmed reduction in a hydrogen flow with simultaneous evolved gas analysis was employed to determine surface oxides on oxide dispersion strengthened (ODS) nickel containing TiO2, A12O3 or Cr2O3 particles, and on a Ni-2OCr alloy, after exposure to air at elevated temperatures. Oxides on particles of water-atomized (WA) Ni-2OCr powder were analysed similarly. Significant differences in starting temperatures of the reaction between hydrogen and phases present in oxide layers made identification of the phases possible. NiO or NiO doped with Ti, Al or Cr are the major constituents of the scale formed on ODS Ni. NiTiO3, NiCr2O4 and NiAl2O4 are formed as a result of a reaction between TiO2, A12O3 or Cr2O3 particles in the scale with NiO. The oxide layer formed on Ni-2OCr alloy consists of Cr2O3 and of NiO doped with Cr. Surface oxides on WA Ni-2OCr contain Cr2O3 and a small amount of NiO.
Zusammenfassung
Temperaturprogrammierte Reduktion im Wasserstoffstrom wurde zusammen mit gleichzeitiger Analyse des in Freiheit gesetzten Gases dazu benutzt, um Oberflächenoxide an Nickel enthaltenden TiO2-, A12O3- oder Cr2O3-Partikeln mit verstärkter Oxiddispersion (ODS) und an einer Ni-2OCr-Legierung nach Behandlung in Luft bei erhöhten Temperaturen zu bestimmen. Oxide auf Partikeln von wasser-zerstäubtem (WA) Ni-2OCr-Pulver wurden auf ähnliche Weise analysiert. Signifikante Unterschiede in der Starttemperatur der Reaktionen zwischen Wasserstoff und der in den Oxidschichten vorliegenden Phasen ermöglichen die Identifikation der Phasen. NiO oder mit Ti, Al oder Cr gedoptes NiO sind die Hauptbestandteile des auf ODS-Ni gebildeten Belags. NiTiO3, NiCr2O4 und NiAl2O4 treten als Produkte der Reaktion von TiO2-, Al2O3- oder Cr2O3-Partikeln mit NiO im Belag auf. Die auf der Ni-2OCr-Legierung gebildete Oxidschicht besteht aus Cr2O3 und aus mit Cr gedoptem NiO. Oberflächenoxide auf WA-Ni2OCr enthalten Cr2O2 und geringe Mengen an NiO.
Резюме
Метод температурно-п рограммированного восстановления в пот оке водорода, совмещенный с анализ ом выделяющегося газ а, был использован для опре деления поверхностн их окислов на никеле, дис персионно упрочненн ом окисью, и содержащем ч астицы двуокиси титана, окиси алюмини я или окиси хрома, а так же на сплаве Ni-2ОСr, после выде рживания их на воздухе при повы шенных температурах. Подобным образом были анализи рованы окислы на частицах распылен ного водой сплава Ni-2OCr. На основе значительных различий начальных т емператур реакций ме жду водородом и фазами, пр исутствующими в окисных слоях, провед ена идентификация во зможных фаз. Главными компонента ми окалины, образующейся на дисп ерсионно упрочненно м никеле, являются окись никел я или окись никеля, легированная титано м, алюминием или хромо м. Соединения NiTiO3, NiCr2O4 и NiAl2O4 образуются в результ ате реакции, происход ящей в окалине между окисью никеля и двуокисью титана, окисью алюмин ия или окисью хрома. Ок исный слой, образующийся на пове рхности сплава Ni-2ОСr, состоит из окиси хромя и окиси ни келя, легированного хромо м. Окисные поверхности на распы ленном водой сплаве Ni-2ОСr содержат окись хрома и небольш ое количество окиси ник еля.
Article PDF
Similar content being viewed by others
Explore related subjects
Discover the latest articles, news and stories from top researchers in related subjects.Avoid common mistakes on your manuscript.
References
T. S. Ismailov, Zh. Prikl. Khimii, 56 (1983) 419.
D. B. Goldman, J. Amer. Cer. Soc., 66 (1983) 811.
R. B. Chesnokova, A. A. Bondyreva, N. N. Astakhov and N. N. Zhivotenko, Zh. Neorg. Khimii, 27 (1982) 286.
E. Klar, in Metals Handbook, 9th Ed., 7, Powder Metallurgy, ASM, Metals Paris, Ohio, 1984, p. 52.
V. A. Komarov, Russian J. Phys. Chem., 27 (1953) 1748.
R. Hasegawa, Trans. of Mater. Res. Ins. for Metals, 20 (1978) 21.
W. A. Oates and D. D. Todd, J. Austr. Inst. of Metals, 7 (1962) 109.
A. K. Vijh, J. Mater. Sci., 13 (1978) 2413.
D. M. Chizhikov, B. S. Goldman and E. K. Kazenas, Doklady Akademii Nauk SSSR, 215 (1974) 107.
Y. Iida, J. Jpn. Soc. Powder metall., 6 (1975) 55.
D. B. Goldman, S. Hart, E. Y. Gutmanas, Mater. Sci., Eng., 72 (1985) 191.
D. B. Goldman, J. B. Clark, S. Hart and E. Y. Gutmanas, in Modern Developments in Powder Metallurgy, Proceedings of Int. Powder Met. Conference, P/M-84, (MPIF, Princeton N.J. 1985) in publ.
T. G. Kravchenko, E. A. Shelemet'eva, N. P. Zhuck, G. M. Karpman, Zashchita Metallov, 2 (1966) 312.
O. A. Pashkova, N. P. Zhuk, B. K. Opara, N. I. Burtseva, Zashchita Metallov, 6 (1970) 591.
G. C. Wood, Werk. Korrosion, 22 (1971) 491.
N. Birks, J. Inst. Metals, 91 (1962) 308.
M. Zaharescu and C. Gh. Macarovici, Rev. Roum. Chem., 16 (1971) 1323.
W. Laqua, E. W. Schulz and B. Reuter, Z. Anorg. Allg. Chem., 433 (1977) 169.
T. Armbruster, J. Solid State Chem., 36 (1981) 275.
B. Phillips, J. J. Hutta and I. Warchaw, J. Amer. Ceram. Soc., 46 (1963) 579.
F. A. Elrefaie and W. W. Smeltzer, Oxid. Met., 15 (1981) 495.
Ching-Hwa Chen, M. R. Notis and D. B. Williams, J. Amer. Ceram. Soc., 66 (1983) 566.
E. Y. Gutmanas, A. Rabinkin and M. Roitberg, Scr. met., 13 (1979) 11.
O. Kubaschewski and B. E. Hopkins, Oxidation of Metals and Alloys, Butterworths Scientific Publ., London, 1953, pp. 171, 176.
P. Kofstad, Nonstoichiometry, Diffusion and Electrical Conductivity on Binary Metal Oxides, John Wiley and Sons, Inc., 1972, p. 247.
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Goldman, D.B. Evolved gas analysis for examination of surface oxides on alloys. Journal of Thermal Analysis 30, 1071–1080 (1985). https://doi.org/10.1007/BF02108538
Received:
Revised:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF02108538