热浸镀铝钢渗铝层的微观组织及其形成机理研究现状

综述了热浸镀铝钢镀铝层的组织、形成机理、生长动力学和扩散后组织的研究现状,指出了热浸镀铝钢今后的研究方向。

热浸镀铝钢扩散层的AlFe_3C_(0.5)相

采用740℃热浸镀铝方法,在20碳钢表面制备热浸镀铝层。镀铝层经850℃扩散处理4 h后,采用SEM和XRD确定扩散层的相组成,采用TEM研究组成相的晶体学取向关系。分析AlFe3C0.5相的形成原因。结果表明:扩散层与基体之间存在Fe3Al、FeAl和点阵常数为0.377 nm的针叶状AlFe3C0.5相;针状AlFe3C0.5与Fe3Al相之间存在的晶体学取向关系是(220)Fe3Al//(■11)AlFe 3C0.5、[1■0]Fe3Al//[■2■]AlFe 3 C0.5。

扩散退火温度对热浸镀铝钢高温磨损性能的影响

研究了经650、950℃扩散退火5 h后的热浸镀铝钢,在环境温度400℃、不同载荷作用下的磨损行为,并探讨了其磨损机理。结果表明,经650℃扩散退火处理的热浸镀铝钢的镀层主由脆性相Fe_2Al_5组成;其磨损率随载荷的增大而增大,主磨损机制为氧化磨损和剥落磨损。经950℃扩散退火处理后的镀层均由韧性相FeAl和Fe_3Al构成;当载荷低于200 N时,其磨损率几乎不随载荷变化,且保持在很低的水平;其优异的耐磨性源于磨面处形成了厚1~2μm、含大量Al2O3和Fe2O3及少量W、Mo的氧化物的摩擦氧化层,主磨损机制为氧化轻微磨损。当载荷增加至250 N时,45钢基体发生热软化,摩擦层不稳定而剥落,基体发生塑性挤出。

热浸镀铝钢Al_2O_3/渗铝层界面空洞生长动力学研究

通过高温氧化实验和SEM,XRD分析,研究了热浸镀铝钢在1000℃氧化期间Al2O3/渗铝层界面空洞的生长过程,分析了界面空洞的生长机理。结果表明,界面空洞的生长受氧化过程制约,生长速度与渗铝层表面的氧化速度存在一定的对应关系,生长动力学遵循近似的抛物线规律;随氧化时间延长,单位面积上的空洞数量先快速增加而后逐渐减少。

热浸镀铝钢抗高温氧化腐蚀性能研究

在实验室条件下通过900℃、100h的不连续氧化增重试验研究了热浸镀铝钢的抗高温氧化腐蚀性能,结果表明,热浸镀铝钢单位面积氧化增重量为普通碳钢的1/4,其中浸镀层由表面的氧化膜、母体和扩散区组成,氧化膜具有优良的抗高温氧化性能。

热浸镀铝钢氩弧焊焊接性的研究

研究了自熔焊和填充不锈钢焊丝这两种情况的热浸镀铝钢氩弧焊性能，并对其焊接接头的各种性能进行了测定。试验结果表明，自熔焊后喷铝可使其耐蚀性与母材相当，且力学性能满足要求。

热浸渗铝钢中Al_4C_3相的晶体学特征

利用透射电子显微镜(TEM)研究了热浸镀渗铝钢中Al4C3相的微观结构。结果表明,热浸渗铝钢中存在杆状和近似圆形状Al4C3相。发现Al4C3相以孪晶方式存在,六方晶系中存在以(003)面为孪晶面,以[001]方向为旋转轴的180°二次旋转孪晶。Al4C3相的(003)面平行于杆的长轴方向,[001]方向垂直于杆的长轴方向,杆的长轴生长方向为[210]。Al4C3相是以(003)为孪晶面,以[001]方向为旋转轴的180°二次旋转孪晶。

渗铝稀土钢扩散层的非晶态相及其形成机理

通过SEM、TEM、EDS研究了扩散型热浸镀铝钢扩散层的微观结构和成分。结果发现,在距扩散层表面30μm内存在大量Fe-Al合金非晶相和纳米晶粒。表面非晶含量很高,往基体方向,非晶逐渐减少。通过对热浸镀铝后表面层组织的微观分析表明,扩散层的Fe-Al合金非晶相是在热浸镀铝后的冷却过程中形成的,非晶相的形成是共晶反应和界面扩散导致的。

S550GD+AZ在薄壁轻钢装配式建筑中耐蚀性的研究

对相同镀层厚度的热浸镀锌钢S550GD+Z和热浸镀铝锌钢S550GD+AZ进行中性盐雾试验对比和断面SEM分析研究。结果表明,热浸镀铝锌钢的耐蚀性远高于热浸镀锌钢,建议在薄壁轻钢装配式建筑中采用热浸镀铝锌钢。

碳钢热浸镀铝涂层的磨损性能

研究了扩散退火对碳钢热浸镀铝镀层微观组织的影响,特别是在1000℃扩散退火后镀铝钢的磨损性能,并探讨了磨损机理。结果表明,在低于900℃的温度下扩散退火后的镀层均含脆性相Fe2Al5,在1000℃退火后的镀层其物相全部转化为韧性相FeAl和Fe3Al,且与基体具有良好的冶金结合。随着温度从室温升高到200和400℃,磨损率显著下降,达到一个极低的水平。在室温下镀铝钢的磨损率随着载荷的增加快速升高;在200℃磨损率几乎不随载荷变化,平均磨损率为4.2×10-6mg/mm;在400℃、载荷50-200 N条件下磨损率略低于200℃对应载荷下的磨损率,但在250N时磨损率快速升高。这表明,镀铝钢在200-400℃具有优异的耐磨性。其高耐磨性源于在磨面形成了厚度为1-2μm、含大量Al2O3和Fe2O3及少量W、Mo的氧化物的摩擦氧化层,主要磨损机制为氧化轻微磨损。但是当载荷达250 N时摩擦层因不稳定而剥落,导致镀层剥落,使基体发生塑性挤出。

扩散型热浸镀铝-镧钢的抗腐蚀机理研究

对扩散型热浸镀铝-镧钢的抗H2S腐蚀性能及机理进行了研究。通过SEM、TEM、XRD等对热浸镀铝-镧扩散层的组织结构进行观察和分析。结果表明,稀土镧可提高热浸镀铝钢的抗腐蚀性能。热浸镀铝-镧钢的扩散层中存在非晶态相,且稀土镧的添加可使扩散层中的非晶含量增加。在靠近扩散层的最外层表面有一约30μm厚的过渡层,该层为非晶态占优的非晶合金与纳米晶粒的混合区,且随着深度增加,非晶逐渐减少。分析认为,扩散层中存在大量的非晶态合金是稀土镧提高扩散型热浸镀铝钢抗腐蚀性能的主要原因。

开发稀土铝合金镀层油管的设想

叙述了热浸镀铝钢的镀层组织、耐蚀性能及研究进展 ,介绍了稀土对铝合金耐蚀性的影响作用 。

渗铝钢合金层/基体界面的生长模型研究

从钢的热浸镀铝钢扩散特点出发,根据金属间化合物新相晶核形成理论,建立了界面金属间化合物的生长行为模型。经试验验证,该模型能比较准确地计算扩散过程中界面金属间化合物相的生长厚度。