添加不同稀土元素对固体包埋法在304不锈钢表面制备Ti/Cr-RE双层涂层电化学性能的影响

目的选择合适的稀土制备Ti/Cr-RE双层涂层,提高不锈钢的耐腐蚀性能。方法采用两步粉末包埋法,先在304不锈钢表面渗Ti,再制备稀土改性Cr涂层,获得Ti/Cr-RE双层涂层。通过添加不同的稀土氧化物Y2O3和Ce O2,获得两种双层涂层,对比分析涂层的表面形貌、断面形貌及物相组成,利用电化学测试方法测定304不锈钢基体及两种Ti/Cr-RE双层涂层在3.5%(质量分数)Na Cl溶液中的电化学腐蚀性能。结果添加不同稀土元素钇、铈,都能在渗Ti不锈钢表面形成一层致密、连续的稀土改性渗铬层。在两种稀土元素改性的Cr涂层中,稀土元素分别与Cr,Fe,Ni,Ti形成了金属间化合物。304不锈钢基体的自腐蚀电位为-0.324 V,腐蚀电流密度为0.1363μA/cm2;钇改性铬涂层的自腐蚀电位为-0.341 V,腐蚀电流密度为0.2058μA/cm2;铈改性铬涂层则具有更高的自腐蚀电位(-0.263 V)及更低的腐蚀电流密度(0.030 86μA/cm2)。结论钇改性铬涂层不能提高304不锈钢基体的耐腐蚀性能,铈改性铬涂层可以明显提高基体的耐腐蚀性能。

不同稀土掺杂固体渗铬对Cr-RE渗层结构及性能的影响

目的改善GCr15轴承钢的表面性能,以满足其在重载恶劣工况下服役的要求。方法采用固体包埋法对GCr15轴承钢进行渗铬处理,通过添加不同的稀土氧化物La_2O_3、Y_2O_3和Ce O_2,获得三种Cr-RE渗层。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微维氏硬度计、Rockwell-C硬度计及球-盘式摩擦磨损试验机,对Cr-RE渗层的表面形貌、截面形貌、物相组成、渗层成分、显微硬度、结合强度和摩擦磨损性能分别进行表征。结果不同稀土元素添加都能在GCr15轴承钢表面形成一层致密、连续的稀土改性渗铬层,其厚度为10μm,其中Cr-La渗层韧性和结合强度最好,其压痕等级为HF1。Cr-RE渗层主要由Cr_7C_3、Cr_2C和(Cr,Fe)_7C_3等相组成。Cr-RE渗层能显著提高基体表面硬度,其中Cr-Y渗层表面硬度最大可达1520 HV。三种Cr-RE渗层均有提高耐磨性和减摩作用,其中Cr-La渗层具有最好的摩擦学性能,其平均摩擦系数为0.4714,磨损率为4.4806×10^(-7 )mm^3/(N?m),其磨损机理为粘着转移和氧化磨损。结论稀土掺杂渗铬能有效改善渗铬层的韧性和耐磨性,其中Cr-La渗层综合性能最好。

表面渗硼对新型β-钛合金耐腐蚀性能的影响

目的通过制备渗硼涂层,提高新型β-钛合金的耐腐蚀性能。方法采用固体粉末包埋法,在空气及氮气气氛中,选取不同的渗硼温度,在Ti-33Nb-4Sn(简称334钛合金)表面渗硼。对比分析涂层的表面、断面形貌,总结渗硼涂层的生长规律。利用电化学测试方法,测定334钛合金制备渗硼涂层前后,在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀性能。结果在不同的制备条件下,都能在新型β-钛合金表面形成一层致密、连续的渗硼层。该涂层为双层结构,由致密的外涂层和针须状的过渡层组成。在相同气氛下制备的涂层,随着渗硼温度的升高,致密外涂层厚度增加。在氮气气氛下制备的涂层致密外涂层的厚度,大于同温度下在空气中制备的涂层。基体经过不同条件渗硼处理后,开路电位都明显提高。334钛合金基体的自腐蚀电位为0.6692 V,腐蚀电流密度为2.356μA/cm^2。在空气中经过900、950、1000℃温度渗硼后,自腐蚀电位分别为1.0993、0.7221、0.7639 V,腐蚀电流密度分别为3.377、2.274、1.584μA/cm^2。在氮气中经过900、950、1000℃温度渗硼后,自腐蚀电位分别为0.8617、0.6804、0.8143 V,腐蚀电流密度分别为1.358、1.445、1.525μA/cm^2。结论渗硼涂层可提高334钛合金的耐腐蚀性能,氮气气氛下制备涂层的耐腐蚀性能明显优于空气气氛。

渗铝涂层对Cr20Ni80电热合金丝抗氧化性能的影响

为提高电热合金丝的抗高温氧化性能,采用固体粉末包埋法在Cr20Ni80电热合金丝表面制备渗铝涂层,通过高电阻电热合金快速寿命装置对渗铝试样在恒温1 000℃下进行高温氧化试验、在恒温1 200℃下进行快速寿命测试并拟合电阻随时间的变化曲线,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和热重分析仪(TGA)研究了渗铝涂层结构、氧化膜形貌、氧化膜相组成以及渗铝试样氧化动力学。结果表明:渗铝试样快速寿命相较于未渗铝试样提高了7.62%。渗铝涂层为双层结构,内外层厚度约为5μm和40μm。渗铝试样氧化动力学曲线基本符合抛物线规律。氧化膜分为3层:最外层为Al2O3与微量NiO;次外层为Ni Al及少量Al2O3、NiO;最内层是富Cr层和Cr2O3,并存在少量不连续分布的Si O2。氧化初期,渗铝试样迅速在表面形成了一层均匀致密的Al2O3保护性氧化膜,有效地改善了Cr20Ni80电热合金丝抗氧化性能。

Cr12MoV表面渗硼工艺及渗硼层组织及耐磨耐蚀性能研究

采用粉末包埋方法在Cr12MoV表面制备了渗硼层,主要研究了渗硼层的显微组织、硬度及耐磨性能。研究结果表明,在不同的渗硼温度、保温时间条件下,Cr12MoV钢表面渗硼层均由FeB相和Fe_2B相构成,具有较高的硬度、耐磨性,耐蚀性。

基于HSC-Chemistry的316L包埋渗铬过程热力学分析

利用HSC-Chemistry热力学软件探究了包埋渗铬过程中活性铬原子的产生机理和工艺条件对活性含铬物质的影响,并解释了催渗剂的选择和铬原子的扩散方式。结果表明:纯铬在高温下具有很低的饱和蒸汽压,必须借助渗铬剂来增加渗铬过程中的铬势;对比三种卤化铵催渗剂(NH_(4)Cl、NH_(4)Br、NH_(4)I),NH_(4)I有着最高的活性含铬物质的生成量和生成速率;高温下的实质渗铬物质为CrI,且温度升高或者压强减小均可使得活性CrI的生成量增加,在1050~1150℃范围内,CrI的生成量差别不大;由活性CrI最终在基体表面形成活性Cr原子的反应为Fe的置换反应和H2的还原反应,自身的热分解反应在热力学上不可行;高温下,铬的扩散方式为沿晶界的空位扩散,随温度升高,空位浓度增加,1150℃下单位体积奥氏体γ-Fe中的空位数约为1000℃下的5倍。