钼表面包埋渗铝的组织研究

采用气氛反应炉在金属钼表面进行包埋渗铝,利用扫描电镜观察样品的截面形貌,利用XRD分析了样品的表面物相组成,利用电子探针测定微区成份。研究发现经过900℃,不同时间的保温处理后,在钼表面形成了三层铝化物渗层,最外层为Al_(17)Mo_(4)/Al_(22)Mo_(5),中间层为Al_(3)Mo,最内层为Al_(8)Mo_(3),随时间增加,渗层整体厚度增加,其中主要是Al_(8)Mo_(3)层的厚度增加,Al_(17)Mo_(4)/Al_(22)Mo_(5)层和Al_(3)Mo层厚基本不变。

异种钛合金线性摩擦焊接头包埋渗铝研究

采用包埋渗铝的方法对异种钛合金线性摩擦焊接头制备渗铝层,以提高接头的腐蚀性能。分析焊接接头渗铝层的形貌及组成,研究渗铝层对热腐蚀性能的作用和影响,并优化了渗铝工艺。研究结果表明:包埋渗铝有利于提高接头的热腐蚀性能,渗铝后腐蚀增重降低,腐蚀稳定性提高,其原因是渗铝前后腐蚀反应发生了改变.在高温熔盐环境下,接头直接与腐蚀介质发生反应,因钛合金中铝含量较少,无法在表面形成致密的氧化膜,而渗铝接头表面与氧反应生成的致密氧化铝膜阻隔了熔盐和氧气向接头内部侵蚀;渗铝接头热腐蚀100h后的腐蚀增重为0.926mg/cm^(2),远小于未渗铝时的12.478mg/cm^(2)。渗铝层由金属间化合物TiAl_3组成,渗铝层的厚度不一致,TC17侧较TA15侧厚,在焊缝近域缓慢过渡。渗铝层的厚度随着保温温度升高呈先升后降趋势,随着保温时间延长呈递增趋势,综合考虑可得到最佳渗铝温度范围在850~950℃之间,而最佳渗铝时间范围在3~5h之间。

不锈钢表面包埋渗铝热氧化处理制备氧化铝膜及其对氢渗透的影响

研究了一种在不锈钢(00Cr17Ni14Mo2和1Cr18Ni9Ti)表面渗铝,形成富铝表层,再原位氧化生长Al2O3膜层的防氚渗透新材料技术,用氢来模拟氘、氚在材料中的渗透行为。分析了渗铝表层的形貌、结构以及渗铝层的成分分布。结果表明:渗铝层呈致密结晶组织,主要由FeAl相组成;渗层呈多层结构,外层约25μm,过渡层约5μm和内层约30μm,各亚层间及渗层与基体间结合紧密,无裂缝;渗铝表层铝浓度较高(>30%),这为进一步原位热氧化生长Al2O3膜提供了保证。采用XRD、S570SEM/EDS和SPM分析了Al2O3膜的相结构和表面形貌,采用IRSE1红外椭圆偏振仪测定Al2O3膜厚。结果表明:渗铝层发生选择性氧化,在表面生成均匀、致密Al2O3膜,在900℃、约3Pa氧气环境中氧化2h所生长的膜的厚度约为0.6μm。将氧化后的样品放入1台超高真空吸放氢测试系统中进行渗氢处理,并用前向弹性反冲(ERD)对渗氢样品进行分析测试。结果表明:沿着膜层深度方向,氢原子浓度急剧降低,在深度0.2μm处,原子浓度趋于平衡,原子百分比浓度约保持为0.007%,与不锈钢基体化学组成中的氢原子含量相近,表明从薄膜层0.2μm起,氢原子难以渗透进去,这说明本研究所制备的Al2O3膜层具有良好的防氢渗透效果。

粉末包埋渗铝与气氛渗铝对P92钢650℃饱和蒸汽氧化行为的影响

表面渗铝技术可以在不改变基体材料力学性能的基础上显著提高基体的抗高温蒸汽氧化性能。利用低温粉末包埋和气氛渗铝两种方法在P92钢表面制备了铝化物涂层,并结合氧化增重法、扫描电镜观察及XRD分析,研究了两种工艺下铝化物涂层的650℃饱和蒸汽氧化行为。结果表明:P92钢抗氧化能力不足,生成了由外层疏松层瘤状富铁氧化物与表面氧化膜下方内氧化物FeCr2O4组成的双层结构氧化膜,外层富铁氧化膜在氧化300 h后发生剥落;低温包埋渗铝所得涂层为β-FeAl层,氧化500 h后试样表面形成极薄的保护性α-Al2O3氧化膜(<0.2μm);气氛渗铝涂层为单层Fe3Al结构,氧化500 h后试样外表面形成了Fe3O4+Fe2O3氧化膜,厚度为1.3μm,靠近涂层表面生成单层连续Al2O3氧化膜。采用低温包埋和气氛渗铝均可提升P92钢的抗蒸汽氧化能力。

钢表面粉末包埋渗铝的表面状态及元素扩散机理研究进展

钢铁作为基础性结构材料,应用在国民经济的各个领域。由于钢材在工程应用中会发生氧化、腐蚀,采用粉末包埋渗铝对钢材进行表面改性可提高其抗氧化性能和腐蚀性能。目前为止,关于渗铝工艺参数对渗层微观组织、表面状态和元素扩散机理的研究,比较零散,缺乏系统总结。综述渗铝工艺参数对粉末包埋渗铝钢的微观组织、表面状态及其性能的影响,分析渗铝工艺参数与渗层微观组织的关联;概括渗铝工艺参数对Fe-Al元素扩散系数和扩散激活能的影响规律,分析Fe-Al元素扩散机制;总结渗铝层预测模型,对粉末包埋渗铝钢的研究趋势进行展望。

微弧氧化及包埋渗铝法制备的复合涂层高温抗蚀性能

采用包埋渗铝技术在C103铌合金基体上制备Al/C103,通过微弧氧化(MAO)处理获得Al_2O_3陶瓷膜外层。利用X射线衍射仪(XRD)和配有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM),分析复合涂层高温腐蚀前后的成分和组织结构,并研究其高温氧化和热腐蚀行为与机理。结果表明:包埋渗铝处理的Al/C103经1000℃氧化10h后增重为6.98mg/cm^2,微弧氧化结合包埋渗铝制备的MAO/Al/C103增重为2.89mg/cm^2;氧化20h后,MAO/Al/C103增重为57.52mg/cm^2,高于Al/C103的28.08mg/cm^2。在900℃熔融混合盐(75%Na2SO4和25%NaCl,质量分数)中腐蚀50h后,Al/C103和MAO/Al/C103的增重分别为70.54,55.71mg/cm^2,表面生成了Al_2O_3和钙钛矿结构NaNbO3相;部分NaNbO3堵塞MAO微孔,阻碍熔盐向内扩散,MAO/Al/C103试样表现出较优的抗热腐蚀性。

低温包埋渗铝及其在石油管材防腐蚀应用中的研究进展

概述了钢基表面低温包埋渗铝的原理,分析了通过添加稀土元素、调整活性剂种类、在渗剂中添加合金、表面机械能助渗、基材表面自身纳米化预处理等实现低温渗铝的研究现状和优缺点。同时,针对高力学性能石油管材,提出了将表面自身纳米化技术与含锌的低温渗剂相结合的石油管材表面低温复合包埋渗铝技术,并对该技术在石油管材耐腐蚀保护方面的应用进行了展望,认为复合低温包埋渗铝技术在石油管材耐腐蚀处理中的应用具有广阔前景。

P92耐热钢粉末包埋渗铝与化学气相渗铝涂层组织结构研究

对P92耐热钢在760℃下采用粉末包埋法和化学气相渗铝法进行渗铝实验,研究了渗铝涂层的组织结构和沉积特性。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及能谱(EDS)等方法分析表征了渗铝涂层结构、成分及物相组成,对渗铝涂层沉积过程中的原子扩散机理进行了对比分析。结果表明:2种渗铝方式在760℃低温下均可在P92耐热钢表面形成铝化物涂层;粉末包埋渗铝涂层为3层结构,厚度约19μm,与基体结合良好,由外向内主要物相为Fe2Al5→FeAl→Fe3Al,整体涂层铝质量分数约26.50%;化学气相渗铝涂层为单层结构,涂层内部出现铝原子富集,厚度约12μm,主要物相为Fe3Al和富铝化合物,整体涂层铝质量分数约9.50%。

用正交实验法优化N80套管钢包埋渗铝的工艺参数

采用正交实验的方法在不需进行重复试验的情况下,把渗铝工艺中的渗铝温度、保温时间、渗剂中铝粉含量和氯化铵含量的比值3种参数作为3个正交因素,分别进行9组试验。借助能谱仪(EDS)分析每一组试样的渗铝层厚度,以优化渗铝工艺参数。

X80管线钢包埋渗铝层的显微组织和耐腐蚀性能

对X80管线钢在950℃下保温4 h进行包埋渗铝,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析了渗铝层的物相组成和微观形貌,并用显微硬度仪、电化学测量系统测试了渗铝前后X80管线钢的显微硬度和电化学性能。结果表明:X80管线钢渗铝层主要由FeAl和Fe3Al相组成;除在渗层深度约为100μm处有少量孔隙外,渗铝层整体致密连续,厚度约为220μm;与渗铝前相比,渗铝后X80管线钢显微硬度明显提高,自腐蚀电位和电流密度均下降,但其腐蚀形貌均匀,未出现明显的局部腐蚀形貌。

Pd对K17合金低压固体粉末包埋渗铝工艺的影响

研究了在高温合金K17表面上低压固体粉末包埋(LPPC)渗铝工艺。实验结果表明:在合金表面电镀Pd-20wt%Ni合金后,在950℃和1050℃渗铝制备铝化物涂层,与未经过电镀处理的样品相比,其渗铝速度得到提高,形成铝化物涂层的动力学在950℃和1050℃时符合抛物线规律。在950℃时,“S”渗铝量占总渗铝量的比例略大于18%,在1050℃时该比例为44.2%～47%,和渗铝温度有关,与样品预处理状态无关;提高渗铝温度,“S”渗铝比例提高。Pd元素加快了元素的扩散速度,促进了涂层的生长。

粉末包埋渗铝研究进展

碳钢经过渗铝处理后获得的渗层具有优良的耐氧化、耐腐蚀性。简要介绍了粉末包埋渗铝具有的优势。论述了粉末渗包埋渗铝的基本原理和新方法。最后,展望了粉末包埋渗铝未来的发展方向。

GCr15钢表面粉末包埋渗铝工艺研究

研究了不同影响因素对GCr15高碳钢固体粉末包埋渗铝后渗铝层表面、截面及厚度的影响.通过调整渗铝温度、时间、Al粉含量、NH_4Cl含量来观察渗铝后试样表面状况,以确定最佳渗铝工艺.利用扫描电子显微镜观察了渗铝层截面的微观形貌;利用测厚仪测量渗层的厚度值.结果表明:随渗铝温度的升高、渗铝时间的延长以及Al粉含量的增加,渗铝层的厚度均呈现先增大后逐渐平缓的趋势;当催化剂NH_4Cl含量添加为2.5%时,所得渗层表面平整洁净.采用Al粉含量为25%、NH_4Cl含量为2.5%、850℃、3 h工艺渗铝后,渗铝层的厚度达到70μum以上,表面平整.

包埋渗铝结合激光熔覆制备铌合金高温防护涂层

为提高铌合金高温抗氧化性,在铌合金表面制备包埋渗铝涂层,通过激光熔覆技术在渗铝层表面熔覆MoSi_2粉末,获得MoSi_2/Al涂层。研究涂层的高温抗氧化性及热腐蚀性能。结果显示:涂层的成分主要有MoSi_2、NbSi_2、Al_3Nb等相,涂层均匀连续致密,与基体结合紧密。经1200℃氧化30 h和900℃Na_2SO_4+K_2SO_4混合盐热腐蚀50 h后,MoSi_2/Al涂层都生成内外两层氧化物膜层,膜层之间结合紧密,氧化膜厚度随时间延长逐渐增大,原有涂层厚度逐渐被氧化消耗。与C103合金相比,MoSi_2/Al涂层有效阻止了氧向涂层内扩散,可以大幅度减缓氧化速率,对基体有良好的防护作用。

纯钛和镍包埋渗铝的热力学研究(英文)

分别在敞开和密闭系统中进行纯钛和纯镍的气相渗铝实验。渗铝实验在1100℃下进行3h,包埋粉末含10%Al、5%NH4Cl和85%Al2O3。在敞开条件下,渗铝后纯钛的表面会生成α(Al)固溶体,样品的质量损失达到32.37%。然而,在密闭条件下,纯钛样品的表面生成TiAl3层和α(Al)固溶体,没有质量损失。热力学分析表明,在敞开条件下对纯钛渗铝时,会生成钛的氯化物,导致其质量减少。而在密闭条件下,由于生成的氯化物会达到平衡状态而使生成反应停止。相反,无论是在敞开或密闭条件下,纯镍样品都可以进行表面渗铝,不会导致质量损失。在两种状态下,镍的表面都生成了AlNi和Ni3Al相。

950～1100℃下纯钛NaF活化包埋渗铝的动力学研究(英文)

在温度为950、1025、1100℃,包埋层成分为10%Al＋5%NaF＋85%Al2O3（质量分数）的条件下,在纯钛上渗铝0-6 h。对样品上的渗铝层进行了表征。动力学研究表明,含铝气体通过包埋层的扩散过程是速率控制步骤。通过计算得到这个步骤的活化能为161.8 kJ/mol。通过包埋层中及样品表面气体的分压预测样品渗铝后的增重。在950℃的增重预测值与实验值吻合得很好,而在1025℃和1100℃的增重预测值比实验值高。

316L不锈钢包埋渗铝涂层制备及动力学研究

包埋渗铝技术是制备阻氚涂层常用工艺,其中形成的Fe-Al渗层微观组织对最终形成Al_(2)O_(3)涂层的阻氚性能有重要影响。选取AlCl_(3)(1 wt%)为催化剂,在316L不锈钢基体表面上开展了粉末包埋渗铝工艺试验,采用扫描电镜、X射线能谱分析、X射线衍射等测试手段,分析了渗铝温度和保温时间对基体表面Fe-Al渗层的相结构、微观结构、成分组成的影响,并建立了渗铝过程的动力学模型。试验结果表明:渗铝层由铁铝相组成,存在一定量的铁铝铬、铁铝镍析出物;高的渗铝温度有利于渗铝层的生长,1023 K以上渗铝层出现明显分层现象;延长渗铝时间能够提高Fe-Al渗层的厚度,但对其物相组成没有影响。根据以上结果,对Fe-Al渗层形成过程进行动力学分析,发现渗铝温度对渗层生长速率的影响符合Arrhenius关系,获得了316L不锈钢包埋渗铝的Arrhenius活化能约为79.23 kJ·mol^(-1)。同时,拟合出了渗铝时间与涂层厚度的关系式为h=14.585t^(1/2)+19.514。

包埋温度对N80套管钢渗铝层微观结构及性能的影响

采用固体粉末包埋法对N80套管钢进行渗铝,形成富铝表层。研究了包埋温度为950、1050℃时所得渗铝N80套管钢的微观结构、硬度及电化学腐蚀特性。结果表明:不同包埋温度所得渗铝层厚度均超过200μm;渗铝N80套管钢在渗层深度范围内的硬度高于基体;渗铝后N80套管钢的耐腐蚀性得以提高。升高包埋温度可以显著提高所得渗铝层的厚度和硬度,但过高的包埋温度会同时造成基体性能更严重地下降。

SUS304ss包埋粉末渗铝的耐蚀性能

展开了SUS304ss及其渗铝后在0.33mol/L FeCl_3+0.05 mol/L HCl溶液中的耐蚀性实验、1000℃下的抗高温氧化实验及表面沉积碱金属氯化物和硫酸盐在500℃下的耐蚀性实验,用失重法和电化学方法等综合评定了SUS304ss渗铝后的耐蚀性。研究表明:渗铝SUS304ss表面渗铝层结构致密,厚度为50μm;在0.33mol/LFeCl_3+0.05 mol/L HCl溶液中SU5S304ss发生了严重孔蚀,渗铝后表面发生轻微孔蚀;渗铝SUS304ss在1000℃下加热,表面和截面形貌完好,耐高温氧化性提高了约5倍;在500℃下表面沉积盐碱混合物,渗铝SUS304ss耐腐蚀性约提高20倍;渗铝后SUS304ss的腐蚀电位大于未渗铝钢,耐蚀性提高。

包埋渗铝法制备Fe-Al渗层及其扩散机制

包埋渗铝法可在钢基体表面制备出一层致密、坚固、连续的Fe-Al渗层,以改善基体性能。本文在不同温度和不同时间下对Q235低碳钢进行包埋渗铝,形成Fe-Al渗层,采用X射线衍射、扫描电镜及能谱分析等方法研究了渗铝层的物相结构、表面及截面形貌和成分,采用显微硬度仪测量了截面硬度。结果表明,不同渗铝温度下获得的渗铝层,主要含有Fe_(2)Al_(5)和FeAl_(3)两相,且750℃得到的渗层存在较多Fe_(2)Al_(5)相;随着渗铝温度升高,Fe-Al渗层厚度增加,Al原子扩散系数增大,但显微硬度降低;不同渗铝时间下制备的渗铝层,物相仍以Fe_(2)Al_(5)和FeAl_(3)为主,但随着渗铝时间延长,FeAl_(3)含量减少,且Al原子扩散系数变大,渗层显微硬度略有降低。在进一步分析Fe-Al渗层形成的热力学与动力学基础上,总结了渗铝层形成的扩散机制。