GH3535合金表面渗铝层原位氧化工艺研究

高温工况下钍基熔盐堆中存在氚泄漏的风险,建立氚渗透屏障涂层有助于应对这一问题。采用包埋渗铝和原位氧化工艺,在GH3535合金表面制备了Al2O3/Ni-Al复合阻氚涂层,重点分析了氧化温度和真空度对氧化铝薄膜微观结构的影响。利用掠入射X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段对氧化铝薄膜表面及截面的微观形貌、相构成进行了实验分析。实验结果表明:低氧分压能降低氧化铝薄膜的形成速度,促进形成更致密、表面平整的薄膜;高的氧化温度有利于形成α相氧化铝及更厚的氧化铝薄膜,但会大大增加表面缺陷。1.2 Pa真空度气氛、850℃氧化温度、72 h氧化时间是较优的原位氧化工艺参数,可以在GH3535合金基体表面获得性能较好的氧化铝薄膜,其相结构为γ和α相,厚度约为0.8μm,且表面致密无缺陷。

不锈钢表面粉末包埋渗铝过程及渗铝层表征

采用固体粉末包埋法对 0 0Cr17Ni14Mo2和 1Cr18Ni9Ti不锈钢进行渗铝 ,形成富铝表层 .阐述了不锈钢表面渗铝过程 ,并且对不锈钢渗铝层的成分、结构和形貌进行了表征 .分析了合金中Ni元素对渗铝过程的影响 .结果表明 :渗铝层呈多层结构 ,渗层与基体及层间结合良好 ,界限明显、齐整 .渗层组织主要由FeAl相组成 ,并含一定量的Ni3 Al相 .

AZ91D镁合金表面真空扩散渗铝层结构及性能研究

采用真空固态扩散渗铝的方法，在420℃对AZ91D镁合金进行表面合金化改性处理。对渗铝层的组织结构、耐腐蚀性能、显微硬度等进行了研究，测量了该合金扩散渗铝前后试样的电化学腐蚀极化曲线。结果表明，真空固态扩散在AZ91D镁合金表面获得了均匀致密的渗铝层，渗铝层由表及里依次由Al3Mg2最外层，β-Mg17Al12次外层，以及以β-Mg17Al12为主的β-Mg17Al12＋a-Mg两相组织内层构成，该渗铝层明显改善了AZ91D镁合金在质量分数5％NaCl溶液中的耐腐蚀性能，并提高了材料的表面显微硬度（1600-1800MPa）。

稀土元素对40Cr钢渗铝层组织性能的影响研究

研究了稀土含量对40Cr钢渗铝过程中催渗效果的影响,表明渗剂中添加稀土的最佳含量为4%,结合成分检测结果,提出了稀土催渗的渗铝模型。进一步研究发现,与渗铝层相比,稀土催渗渗铝层更为致密,过渡区与基体结合紧密,且显微硬度提高2倍左右,并对其机理进行了研究分析。

镀铝温度对渗铝层/基体界面空洞生长动力学的影响

采用不同的镀铝温度在20碳钢上制备了不同厚度的热浸镀铝层,通过测量热浸镀铝层厚度以及高温氧化后渗铝层/基体界面空洞平均直径和形核数量随氧化时间的变化,研究了镀铝温度对渗铝层/基体界面空洞生长的影响。结果表明:随镀铝温度升高,镀铝后的表面层厚度减小,合金层厚度增加;在高温氧化期间,渗铝层/基体界面空洞的生长速度随镀铝温度的升高而减小,其变化规律与热浸镀铝后表面层厚度随镀铝温度的变化规律相一致;界面空洞平均深度随镀铝温度升高而增加,其变化规律与热浸镀铝后合金层厚度随镀铝温度的变化规律相一致;界面空洞增量随氧化时间的延长先增加而后逐步减少,且镀铝温度越高,空洞形核速度越小。分析了镀铝温度对界面空洞生长的影响机制。

X70管线钢渗铝层盐雾腐蚀后能谱面扫描分析

利用激光热效应对X70管线钢进行渗铝处理,研究了其在5%盐雾试验中的腐蚀行为,通过SEM、EDS和XRD等手段对腐蚀产物表面-界面形貌、化学元素面扫描和物相组成进行了分析,探讨了渗铝层耐盐雾腐蚀机理。结果表明,渗铝层界面由渗铝层、扩散层和基体组成,Al和Fe原子在扩散层相互扩散,形成了FeAl2金属化合物相,是界面冶金结合的主要机制;盐雾腐蚀以点蚀为主,表面出现裂纹是热扩散过程中热应力作用的结果;腐蚀后渗铝层界面中存在Al和O元素的分层富集现象,形成的Al2O3氧化膜有效地阻止Cl-对基体金属的腐蚀,Al在渗铝层的局部富集是保护基体的主要因素,提高了X70管线钢的耐盐雾腐蚀性能。

紫铜表面渗铝层的高温抗氧化性能

采用粉末包装法在紫铜表面渗铝。研究了紫铜和渗铝后的紫铜在空气中的高温氧化行为。用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)观察、分析了氧化膜的微观形貌和相组成,并讨论其氧化机理。结果表明:紫铜渗铝后不仅提高了高温抗氧化性能,而且氧化行为及其氧化层的结构也发生了变化。未渗铝的紫铜试样700℃氧化100 h后相组成为Cu2O和CuO,而渗铝后试样表面优先形成A l2O3氧化膜。氧化动力学曲线为抛物线型。

分散剂Y_2O_3对渗铝层的影响

通过改变传统渗剂来研究分散剂(Al2O3,Y2O3)在渗铝过程中的作用和对渗铝层的影响。利用XRD和SEM对渗层相的组成、氧化前后表面形貌进行分析。结果表明:分散剂Y2O3在最初的渗铝过程中参加了渗铝过程,不仅防止铝粉粘结,而且影响渗层相的组成。分散剂为Al2O3时,渗层主要为Al3Ti+AlTi+AlTi3相,而分散剂中含有Y2O3时,渗层主要为AlTi3相,这与传统渗铝机理认为分散剂在渗铝过程中不参加渗铝反应相矛盾。同时,分散剂也影响着渗铝层氧化前后的表面形貌及Al2O3的晶格类型。

两种高铬钢渗铝层的组织和抗氧化性能

对 1Cr6Si2Mo和 1Cr1 8Ni9Ti钢渗铝层的组织和抗氧化性能进行了研究。结果表明 ,高合金钢渗铝层的厚度与其渗铝状态下的晶格类型有关。铁素体型钢的渗层厚度明显大于奥氏体型钢。 1Cr6Si2Mo钢渗铝层下方存在的黑带使其抗氧化性能变坏 ,随渗铝时间的延长 ,形成的黑带越宽。

RAFM钢表面粉末包埋法制备低活性渗铝层工艺研究

采用粉末包埋法在中国低活性铁素体马氏体钢（RAFM）基底上制备了低活性渗铝层，利用扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDS）对渗铝层的形貌和成分进行了分析。结果表明：低活性渗铝层表面铝含量（原子分数）约40％，主要由厚度为15-20μm的FeAl、Fe3-Al及α-Fe（Al）相组成，该渗铝层表面易发生烧结。为避免表面烧结，重点研究了渗铝温度对渗铝层表面形貌的影响，当温度较高（750℃）时，表面产生大量渗铝剂颗粒烧结；当温度较低（650℃）时，表面无烧结但渗铝层生长不完整且存在较多孔洞；700℃下表面无烧结且渗铝层致密完整。

表面机械研磨处理对N80套管钢低温渗铝层的影响

通过表面机械研磨处理(SMAT),采用低温渗铝剂在470℃的相对低温下对N80套管钢进行2h粉末包埋渗铝。分别采用金相显微镜、显微硬度仪、扫描电镜、能谱仪等分析了SMAT对N80套管钢金相组织、渗铝层微观结构和断面元素分布、渗铝套管钢的显微硬度及表面腐蚀形貌的影响。结果表明SMAT90min后,可以在N80套管钢表面形成厚度约为50μm的变形层,变形层内晶粒尺寸明显减小,N80套管钢基体硬度在变形层深度范围内明显提高;与原始N80套管钢渗铝层相比,SMATedN80套管钢渗铝层表面致密,渗层连续,厚度较大,显微硬度增加更为明显。因此,SMAT可以增加N80套管钢低温渗铝层的厚度,改善渗铝层的结构,提高渗铝层对基体的腐蚀防护能力。

包埋时间对N80套管钢表面渗铝层组织和性能的影响

为提高套管钢的耐腐蚀性能,在950℃对N80套管钢分别进行了2 h、4 h及6 h的包埋渗铝工艺处理.不同包埋时间下所得渗层的物相组成、微观形貌、显微硬度和电化学性能不同.测试结果表明:渗铝时间为2 h时,所得渗铝层厚度为150μm,渗铝时间延长到4 h和6 h后,渗铝层厚度增大到300μm;渗铝时间为2 h、4 h时所得N80套管钢的渗铝层主要由FeAl金属间化合物组成,当渗铝时间为6 h时,渗铝层中开始出现了高铝Fe2Al5相;不同时间包埋渗铝处理后的N80套管钢试样表面硬度高于基体,自腐蚀电流密度显著下降.由此得出结论:高铝相铁铝化合物随包埋时间的延长开始出现;渗铝层厚度随包埋时间的延长有所增加,当包埋时间超过4 h后,包埋时间对渗铝层致密度的提高作用较厚度增加更为显著;延长包埋时间可以显著提高渗铝层的硬度,但过长的包埋时间会同时造成基体硬度严重地下降;包埋时间对腐蚀性能的影响作用不明显.

低温助渗剂Zn对N80套管钢低温渗铝层组织的影响

选用不同Zn含量配比的包埋渗剂,采用低温粉末包埋法对N80套管钢进行表面渗铝处理,依次对不同渗剂配方下所得到渗层的微观形貌、元素组成和显微硬度进行测试,分析了低温助渗剂Zn对所得渗铝层的影响。结果表明:与渗剂中添加Zn所得渗铝层相比,未添加Zn所得渗铝层均匀、致密,显微硬度较高;渗铝层厚度随Zn含量的改变呈现非线性的变化,当Zn∶Al=40∶60(质量比)时,所得渗铝层的厚度可以达到80μm;不同渗剂配比下所得渗铝层主要由Al元素和Fe元素组成,渗层组织从表面向基体方向Al含量呈梯度减少,当渗剂中加入助渗剂Zn后易生成富含低铝相渗层。

镍基高温合金表面渗铝层的热腐蚀试验

对镍基合金进行渗铝,采用粉末包埋法使合金表面获得渗层。通过X射线衍射仪(XRD)研究渗层的相组成,用扫描电子显微镜(SEM)观察渗层表面和截面的组织形貌。通过热腐蚀试验,研究合金的耐腐蚀性能。从腐蚀动力学曲线看,没有渗层的K488合金腐蚀脱落非常严重,而有渗层的K488合金其腐蚀动力学曲线比较平缓,渗铝涂层的腐蚀动力学曲线呈抛物线,有渗层的K488合金抗腐蚀能力远优于没有渗层的K488合金。

纯铜表面稀土渗铝层的内氧化

利用稀土化合物CeCl3对纯铜表面渗铝进行催渗。采用工业N2中的余氧作为内氧化介质对纯铜渗铝后的试样进行内氧化,可在纯铜表面制备一层细小弥散的Al2O3粒子。对内氧化层的硬度分布、显微组织及有关性能进行了初步分析。实验结果表明:稀土化合物CeCl3对纯铜渗铝过程具有明显的催渗效果,在同等工艺条件下渗层厚度较高且更加均匀;内氧化后,能在渗铝层形成Al2O3弥散硬化层。

渗铝层的退化过程研究

根据Ｆｉｃｋ第二定律，考虑互扩散系数随Ａｌ浓度变化的规律，提出渗铝钢件在大气介质中较高温度下使用时渗层表面Ａｌ的退化过程，预测退化量或使表面达到某一Ａｌ浓度所经历的时间，并以实验验证．应用预测表面Ａｌ退化量的公式进行计算表明，计算值与实测值非常吻合．

工业纯铜渗铝层的热处理工艺

首先采用粉末包埋法对工业纯铜进行渗铝,为进一步提高渗铝层强化效果,采用固溶处理、时效、深冷处理等多种工艺对工业纯铜渗铝层进行热处理。对热处理后的渗层的组织结构、硬度、耐磨性、耐蚀性及抗氧化性进行了研究。研究结果表明,渗铝层为α+(α+γ_2)组织。固溶水冷后,获得类似马氏体的针状组织β',深冷处理后,获得具有一定脱溶析出的细小β'组织,β'在300℃时效处理时发生脱溶,析出大量弥散析出相。经各种热处理后,硬度、耐磨性、耐蚀性及抗氧化性均有所提高。其中,固溶加热后直接液氮冷却+时效处理后,硬度达145.9 HRF;时效处理后大量弥第二相析出,有利提高耐磨性;渗层耐蚀性较纯铜提高一个数量级;热处理后组织更为细小致密,有效抑制表面氧化,表现出更好的抗氧化性。本研究采用的复合热处理工艺使纯铜渗铝层使用性能大幅提高,具有十分重要的实际应用价值。

纯铜渗铝层的电子探针研究

纯铜渗铝层的电子探针研究马永庆于志伟（大连海事大学金属材料研究所，大连１１６０２６）本文用ＪＸＡ－７３３电子探针研究了纯Ｃｕ渗Ａｌ层的Ａｌ浓度分布和相组成，为制备Ｃｕ－Ａｌ２Ｏ３复合材料的研究提供前期工作。实验用纯Ｃｕ（９９．９％）试样尺寸为２０×１...

GL渗铝钢管渗铝层的显微硬度及相组成

采用光镜、显微硬度计、扫描电镜（ＳＥＭ）、电子探针（ＥＰＭＡ）和Ｘ－射线衍射等试验方法，对感应料浆法（ＧＬ）渗铝钢管Ｆｅ—Ａｌ合金渗层的显微硬度和相组成特征进行研究。结果表明，ＧＬ渗铝钢管渗铝层显微硬度由表及里为６００～３２０ＨＭ，渗铝层由α─Ｆｅ（Ａｌ）固溶体、Ｆｅ３Ａｌ和ＦｅＡｌ相构成，不存在含铝较高的ＦｅＡｌ２、Ｆｅ２Ａｌ５和ＦｅＡｌ３等脆性相，改善了渗铝钢的抗变形能力和焊接性能。