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 .

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。

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%。

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。

γ-TiAl合金表面粉末包埋渗铝改性层的组织与高温抗氧化性能

采用粉末包埋渗金属技术在γ-TiAl合金表面制备出一层渗铝改性层,对改性层的表面形貌、元素分布规律及相组成进行了检测与分析,并试验研究了改性层在850℃静态空气中的抗氧化性能。结果表明:改性层均匀致密,无明显的贯穿裂纹,主要组成相为TiAl3;在850℃静态空气中恒温氧化100h后,表面氧化层主要由Al2O3、TiAl3、TiAl2相组成,改性层显著提高了γ-TiAl合金的高温抗氧化性能。

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。

GCr15钢粉末包埋渗铌层组织及性能研究

采用粉末包埋法在GCr15轴承钢表面制备了渗铌层。研究了处理温度和保温时间对渗铌层组织、物相及性能的影响。结果表明:加热温度950~975℃、加热时间3~5 h时渗铌层组织均匀致密,与基体结合紧。渗铌层主要是由NbC、Nb2C和α-Fe组成。渗层厚度随温度和时间的升高而逐渐增厚,在950℃、5 h时渗层厚度、显微硬度分别达96μm、3033 HV0.2。

热浸渗铝和粉末包埋渗铝工艺及其化缺点

本文介绍了国内常用的热浸渗铝和粉末包埋渗铝工艺，以及这两种渗铝方法的优缺点。

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.

K38合金表面粉末包埋法Al-Si共渗研究

镍基K38高温合金是用于航空发动机和燃气轮机的叶片材料。采用固体粉末包埋法,运用XRD、SEM/EDS等分析方法,在镍基K38高温合金表面进行了Al-Si共渗研究。结果表明:依据Al活度的不同可形成内扩散型和外扩散型两种涂层。其中,内扩散型Al-Si共渗涂层由NiAl和Ni2Al3相组成,并以Ni Al相为主。外扩散型Al-Si涂层由Ni Al相组成。在内扩散型Al-Si共渗涂层中,Al和Si的含量相对较高,而外扩散型Al-Si共渗涂层中Al和Si的含量相对较低。

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。

SUS316ss钢包埋粉末渗铝的高温腐蚀研究

为了研究表面渗铝的SUS316ss在秸秆锅炉过热器中的应用,用金相显微镜和扫描电镜观察表征了SUS316ss渗铝层的断面形貌,分析了渗铝层显微硬度随深度的变化,用失重法测试了SUS316ss及其渗铝后在6%FeCl3＋0.05mol/L HCl溶液中的耐蚀性,1000℃下的抗高温氧化,及表面沉积HCl-H2O-NaCl-KCl-NaOH-Na2SO4-K2SO4多相混合物在500℃下的耐蚀性。结果表明：SUS316ss表面渗铝层结构致密,渗层厚度为35μm;在6%FeCl3＋0.05mol/L HCl溶液中,SUS316ss发生了严重孔蚀,渗铝后表面发生轻微孔蚀;渗铝SUS316在1000℃下加热,表面和断面形貌完好,耐高温氧化性提高了5～8倍;在500℃下表面沉积多相混合物,渗铝的SUS316ss耐腐蚀性提高7～8倍。

稀土Y的添加对粉末包埋渗锌涂层耐腐蚀性能的影响

采用粉末包埋技术在410℃下扩散渗3 h,在42CrMo钢表面制备了Zn-Fe渗层和Zn-Fe-Y渗层,观察了渗层的显微结构,分析了渗层的相组成,测量了渗层在3.5%(质量分数) NaCl溶液中的耐腐蚀性能,并研究了稀土Y的添加对Zn-Fe渗层的显微结构和耐腐蚀性能的影响。金相观察表明,Zn-Fe渗层和Zn-Fe-Y渗层都连续且呈单层结构,Y的添加改善了渗层的微观结构,增加了渗层的厚度。Zn-Fe渗层主要由FeZn_9、FeZn_(11)和Fe_(11)Zn_(40)相组成。除FeZn相外,Zn-Fe-Y渗层中还含有YZn_5相。渗层的元素浓度分布图表明,Y的添加促进了Zn和Fe的扩散。浸泡实验和极化实验结果表明,Zn-Fe-Y渗层的耐腐蚀性能优于Zn-Fe涂层的。

粉末包埋法制备NbC涂层在不同钢基体上的生长动力学和摩擦性能

采用粉末包埋法,以铁铌粉、氯化铵和氧化铝为主要原料,在不同温度(1123~1273 K)、不同处理时长(1~4 h)下分别研究了NbC涂层在40Cr和45钢上的生长动力学过程及摩擦磨损性能。结果表明:涂层结构致密且与基体界面结合良好,主要由NbC相组成。在40Cr和45钢基体上,涂层厚度分别为1.703±0.285~8.457±0.240和1.987±0.355~9.247±0.275μm。生长动力学研究表明,涂层生长受扩散过程控制,厚度与时间呈抛物线变化关系;在40Cr和45钢基体上,NbC相生长过程的活化能分别为113.80和102.76 kJ/mol。在1273 K下保温4 h,NbC涂层的硬度可达21560 MPa以上,为钢基体硬度的5.49~8.06倍。以GCr15钢球作为对磨材料,测得40Cr/NbC和45钢/NbC材料的平均摩擦系数分别为0.393和0.342,而基体的平均摩擦系数为NbC涂层的1.3~1.6倍。NbC涂层的体积磨损率约为钢基体的34.9%~37.5%,表明NbC涂层具有优异的耐磨减磨性能,其摩擦磨损机理主要是磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损。

2205双相不锈钢包埋粉末渗硼性能研究

目的提高2205双相不锈钢的硬度和耐蚀性能。方法 2205双相不锈钢采用固体包埋粉末渗硼,于马沸炉中分别在830、860、890℃下保温5 h;在860℃下保温3、5、7 h,随炉冷却到室温。用金相显微镜、扫描电镜观察渗硼层的形貌和测定渗硼层的厚度,用维氏硬度计测定渗硼层的硬度,用纳米压痕仪测定渗硼层不同深度的硬度,用X射线衍射仪分析渗硼层的物相组成,评定渗硼层与基体的结合力,做不同介质下耐蚀性对比试验。结果渗硼层与基体结合牢固,破坏等级评为一级,渗硼层主要由Fe2B单相组成。在860℃下保温不同时间,渗硼层的厚度及硬度均随时间的增长而逐渐增大;在不同温度下保温5h时,渗硼层的厚度及硬度随温度的升高而逐渐增大。渗硼后试样在质量分数都为10%的HCl和Na Cl溶液中耐蚀性提高,在质量分数均为10%的H_2SO_4、NaOH和HNO_3溶液中耐蚀性变差。结论固体粉末包埋法渗硼工艺改善了2205双相不锈钢的表面组织和性能,有效提高了其硬度及耐蚀性。

1Cr13钢包埋粉末渗硼的性能研究

研究了1Cr13钢在不同渗硼温度下保温5 h对渗硼层组织和性能的影响。用扫描电镜观察了1Cr13钢渗硼后的断面形貌;用XRD分析了渗硼层的物相;用纳米压痕仪测量了渗硼层的硬度。结果表明:渗硼层不呈现梳齿形状,当渗硼温度较高时,渗硼层中明显存在疏松、孔洞;渗硼层由Fe2B相构成;在不同温度下保温5 h,渗硼层深度和硬度都随温度的升高而增加;渗硼层与基体结合良好。

20钢包埋粉末渗硼层的组织及耐蚀性能研究

研究了20钢在不同渗硼温度和不同渗硼时间下对渗硼层组织和性能的影响。用金相显微镜和扫描电镜观察了渗硼层的形貌,测定了渗硼层的厚度;用维氏硬度计测定了渗硼层的硬度;用纳米压痕仪测定了渗硼层不同深度的硬度;评定了渗硼层与基体的结合力;采用X射线衍射仪分析了渗硼层的物相组成;在不同溶液中进行了渗硼层耐蚀性试验。结果表明:渗硼层厚度均匀,呈齿状结构,与基体结合牢固,渗硼层主要由Fe_2B组成。在860℃下保温不同时间,渗硼层的厚度随时间的增长而增大;在不同温度下保温5h时,渗硼层的厚度随温度的升高而逐渐增大。渗硼层表层硬度稍低,然后升高达到最大值,在渗层与过渡区的交界处急剧下降。除HNO_3外,渗硼处理后的试样在HCl、H_2SO_4、NaCl和NaOH溶液中的耐蚀性均比未渗硼的试样好。

冷却速率对包埋渗B的组织和性能的影响

为掌握粉末包埋渗硼(B)工艺后冷却方式对其组织性能影响规律,采用粉末包埋法在40Cr基体表面制备了渗B层,利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、能量色散光谱仪、显微硬度测试仪、摩擦磨损试验仪等研究了炉冷、空冷、液氮冷和水冷条件下渗B层的物相、界面组织和性能。结果表明:冷却速率对渗B层组织形貌影响很小,所有渗层均由Fe^(2)B柱状晶粒组成,但随着冷却速率的增加,渗B层逐渐出现微裂纹;存在一临界冷却速率v c(100℃/s<v c<1000℃/s),能够改变Fe^(2)B晶粒的择优取向生长;炉冷条件下的渗B层有最高的平均硬度、致密度以及最优的耐磨性。