45钢表层渗铝性能分析

对45钢表面进行渗铝及退火处理,借助金相显微镜、能谱分析和硬度测量研究其性能变化,发现表面渗铝层退火处理前为径向生长的等轴晶,与基体有清晰分界;退火后,Fe原子扩散进入渗层,Al原子也向基体扩散,形成新的合金扩散层。退火前渗铝层硬度大于基体,退火后渗层硬度下降。     

机械能助渗铝的研究

利用运动的粉末粒子的机械能冲击工件表面进行助渗铝 ,将渗铝温度由 90 0～ 1 0 50℃降低到 440～ 60 0℃。渗铝层的相结构为Fe2 Al5,铝含量 (质量分数 )约为 50 %。 80 0℃× 4h扩散退火后渗铝层变为FeAl,含铝 (质量分数 )约为 30 %。机械能助渗铝件可在 780℃以下长期使用。     

铸铁表面摩擦涂覆和感应加热扩散渗铝方法EI北大核心CSCD

为了改善铸铁在恶劣环境下的腐蚀问题,采用涂覆渗铝的表面改性技术在铸铁表面进行铝涂层制备。以HT150为研究对象,对其进行摩擦涂覆渗铝处理,随后对涂层进行高频感应加热扩散和普通加热扩散处理。通过正交试验研究滚花量、扩散处理温度及保温时间对渗层厚度的影响,采用SEM和EDS定量分析渗层厚度变化。结果表明:滚花处理后进行摩擦涂覆可制备较大厚度的纯铝层,显著影响扩散处理后的渗铝层厚度;两种扩散退火处理均促使渗层厚度明显增大,但相同加热温度下,高频感应加热扩散比普通加热扩散的效率更高、效果更好。采用前者,铸铁试样在2~6 min内渗层厚20~160μm。采用滚花预处理与感应扩散相结合的涂覆方式制备的渗层厚度较常规涂覆方式明显增加,采用该方式可制备腐蚀性能较好的渗铝层。     

Cu的添加对X80钢热浸法渗铝层组织的影响

通过在热浸镀铝熔池中添加Cu元素,改善X80钢热浸法渗铝层的组织。在不同的温度下进行扩散退火试验,利用扫描电镜和X射线衍射仪研究退火温度和铜元素对渗层组织的作用机理。采用Smile View软件对渗层厚度进行测量。结果表明,在热浸法渗铝时,Cu的添加可以使合金层/X80钢基体界面间的舌齿状形态缩小,使得界面间反应更均匀。当Cu的添加量为1%(质量分数)时,脆性的Fe₂Al₅合金层的厚度最小。随着扩散退火温度的升高,Cu添加量为1%的试样渗层的界面均匀性增加;扩散退火温度≥600℃时,渗层中开始出现极薄的FeAl相层;扩散退火温度≥650℃时,自由层消失,渗层中出现均匀的FeAl层且渗层外侧出现孔洞;扩散退火温度为700℃时,FeAl层中部出现孔洞带,且渗层外侧出现大孔洞。在热浸镀铝熔池中加入1%Cu元素可以使扩散退火过程中Al原子和Fe原子间的迁移速率差值减小,进而降低Al原子和Fe原子间的浓度梯度。原子间浓度梯度的降低,使得界面间反应更均匀,从而避免渗层中孔洞的出现。     

1Cr18Ni9Ti不锈钢渗铝层结构及其抗氧化性能

在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面进行了热浸扩散渗铝试验研究.试样在730 ℃铝浴中浸镀5 min,先获得良好的热浸镀铝层.以NH4C1为活化剂,在960℃密封扩散6 h,获得了与基体结合良好的扩散渗铝层.应用SEM和能谱分析等方法分析了耐热钢热浸扩散渗铝层的成分、组织和形貌.获得的奥氏体钢的扩散渗铝层具有明显的双层特征,内扩散层主要由Fe,Al相和NiAl析出相组成,在外扩散层内为MeAl结构,并观察到气泡状孔穴;奥氏体不锈钢经扩散渗铝后的抗高温氧化性能优于未处理态.     

渗铝温度对Ti_2AlNb合金高温抗氧化性能的影响

利用双辉等离子表面冶金技术在Ti_2AlNb合金表面制备渗铝层,借助SEM,EDS和XRD研究了3种工艺温度下(720,780和840℃)渗铝层的微观组织及其相组成,并测试了渗铝温度对Ti_2AlNb合金高温氧化性能的影响。结果表明:等离子渗铝层由沉积层和扩散层组成,随着渗铝温度的升高,扩散层厚度不断增加,且内部Al、Ti和Nb元素浓度呈梯度分布。经渗铝处理后的Ti_2AlNb合金在850℃空气中的氧化速度主要受扩散层Al元素与基体Ti、Nb元素之间的热扩散过程控制。氧化动力学曲线呈对数变化规律。在840℃制备的渗铝层具有最佳的抗高温氧化性能。     

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%Al_2O_3(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。     

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。     

半固态成形镁合金表面扩散渗铝技术的研究

采用化学扩散渗的方法对半固态成形ZA91D镁合金表面进行渗铝处理,在不同的扩散时间和扩散温度下得到渗铝层,用OM,EPMA和XRD对渗铝层进行显微组织形貌、物相组成分析,并对扩渗试样进行Tafel曲线测试及显微硬度测试。结果表明:在430,440℃恒温热扩渗8,12和16h,扩渗层与基体之间都能形成连续且均匀细密的渗铝层,渗层主要由Mg17Al12,Al3Mg2和α-Mg等组成,且渗层的厚度是随扩散温度提高及扩散时间的延长而增加。热扩散渗铝处理可以明显提高镁合金的腐蚀电位,从而提高镁合金的耐蚀性能。经热扩散渗铝处理后,渗层的显微硬度(120～180HV)高于基体(60～80HV),从而提高镁合金的表面显微硬度。     

热浸渗铝球墨铸铁合金层组织的演变规律

为了探索热浸渗铝球墨铸铁合金层的组织演变规律以及基体中Ni含量对渗铝合金层组织的影响,利用激光共聚焦显微镜(LCM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)以及能谱仪(EDS)对不同渗铝时间制备的球墨铸铁渗铝试样以及不同Ni含量的球墨铸铁渗铝试样的合金层组织进行观察和定量分析。结果表明:在本实验条件下,热浸渗铝球墨铸铁合金层组织由厚度较大的"舌状"Fe2Al5和厚度很小的FeAl3组成,合金层和表面纯铝层中存在石墨球分布;在0-15 min内,渗铝试样合金层经过短暂的过渡阶段后随渗铝时间的延长按抛物线规律扩散生长,15 min后合金层厚度达65μm以上;基体Ni含量由0增加至1.5%(质量分数)后,合金层厚度由88μm减小至49μm,合金层与基体的"舌状"界面程度变小。此外,对热浸渗铝球墨铸铁合金层组织演变机理进行了探讨。     

机械能助渗铝工艺与渗层性能研究

研究了机械能助渗铝的温度、时间和活性剂含量对渗铝层形貌、厚度、结构、硬度和耐蚀性等性能的影响,并与传统的粉末渗铝进行了比较。试验结果表明,机械能助渗铝层表面呈颗粒状,渗铝层由Fe2Al5相和少量的Fe3Al相组成,硬度达988 HV。在400~700℃、2~4 h的范围内机械能助渗铝,渗层厚度随渗铝温度的升高和渗铝时间的延长而明显增大。渗铝层的耐蚀性随渗铝温度的升高而提高,但随渗铝时间的延长呈现出先提高后降低的趋势,由600℃、3 h工艺获得的渗铝层的耐蚀性最好。采用机械能助渗铝工艺,尤其是较低温度（450~650℃）和较短时间（2.5~4.5 h）获得的渗层的厚度明显大于传统的粉末渗铝层。     

表面纳米化对AZ91D镁合金渗铝行为的影响

镁合金表面渗铝是提高耐蚀性的一种有效方法。本研究将表面纳米化作为渗铝的预处理过程。采用高能喷丸对AZ91D镁合金进行表面纳米化处理,然后进行真空铝扩散得到渗铝层。用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)观察了渗铝层的形貌。结果表明,在对AZ91D镁合金表面高能喷丸后获得了100 nm的晶粒尺寸。在高能喷丸之后,渗铝层的深度比未高能喷丸的渗铝层厚。在440℃下扩散12 h后,渗铝层的深度增加到70μm。采用电化学方法对AZ91D镁合金的耐腐蚀性能进行了表征。结果表明,渗铝层明显降低了AZ91D镁合金的腐蚀速率。因此,高能喷丸强化有利于镁合金表面渗铝,提高镁合金的耐蚀性。     

表面纳米化对AZ91D镁合金渗铝行为的影响（英文）

镁合金表面渗铝是提高耐蚀性的一种有效方法。本研究将表面纳米化作为渗铝的预处理过程。采用高能喷丸对AZ91D镁合金进行表面纳米化处理,然后进行真空铝扩散得到渗铝层。用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)观察了渗铝层的形貌。结果表明,在对AZ91D镁合金表面高能喷丸后获得了100 nm的晶粒尺寸。在高能喷丸之后,渗铝层的深度比未高能喷丸的渗铝层厚。在440℃下扩散12 h后,渗铝层的深度增加到70μm。采用电化学方法对AZ91D镁合金的耐腐蚀性能进行了表征。结果表明,渗铝层明显降低了AZ91D镁合金的腐蚀速率。因此,高能喷丸强化有利于镁合金表面渗铝,提高镁合金的耐蚀性。     

渗铝时间对镶环铝活塞铝铁结合区的影响

研究了铝活塞镶环渗铝工艺中的渗铝时间对镶环渗铝扩散层厚度的影响,同时研究了镶环渗铝时间对活塞铝铁结合区结合强度的影响,通过试验确定了镶环渗铝工艺中的最佳渗铝时间为3.5~4.5 min,并推广应用到活塞生产过程中,使镶环铝活塞镶环结合不良废品率由原来的2%降低到了1%以下。     

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+α-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(1600～1800 MPa).     

表面处理对金具耐磨特性影响研究

借助现代材料表征手段,通过研究渗铝钢、镀锌钢及金具黑件在不同摩擦磨损环境下的失重率、磨损形貌、表面硬度和磨损产物,揭示渗铝金具的耐磨机理。结果表明,随着载荷增加,渗铝钢失重量的增加率明显低于镀锌铝和金具黑件;3种试样磨损形貌分别呈现出剥落状、剥落状与撕裂状混合及纯撕裂状;热浸铝试样扩散退火后表面硬度达到640 HV,渗铝层厚度约为150μm;渗铝钢表面磨损后硬度随加载力的增加,同时渗铝钢镀层内有大量的铁、铝及其氧化物分别以Fe_2O_3和Al_2O_3的形式存在,从而使得渗铝钢的耐磨性优于其他二者。     

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.     

交流电场对45钢粉末法渗铝的影响

通过设置一对电极,在粉末法渗铝过程中对置于两极间的45钢试样与渗剂施加交流电场,进行交流电场增强粉末法渗铝。通过对渗铝层的生长、组织与相结构特性的观察分析,研究交流电场对45钢粉末法渗铝的影响。结果表明:施加适当的交流电场可以显著促进渗铝过程,促渗作用随电场电流增加而增加;在仅含2%铝粉的渗铝剂中进行电场电流为2 A、保温4 h的渗铝,在500℃即可形成约40μm的渗铝层,在800℃时形成厚约180μm的渗铝层;交流电场能够降低渗铝层表层的含铝量,避免表层形成硬脆富铝相;交流电场粉末法渗铝层在900℃时具有优良的抗氧化性能。分析认为,交流电场的促渗作用与电场对渗铝过程中试样内的扩散、渗剂中的反应与扩散及渗罐内的实际温度等的影响有关。     

CeO2颗粒含量和尺寸对铝化物涂层和基体互扩散行为的影响

研究发现,在铝化物涂层中添加活性元素（Reactive Element,简称RE）,例如钇,铪,锆,铈及其氧化物,可以显著提高涂层的抗氧化性能。本文通过在Ni基体电沉积纳米CeO2颗粒（15-30 nm）含量~0,~1,~2,~3 wt. %和微米CeO2颗粒（5 μm）含量~1 wt. %的Ni-CeO2复合镀层并对其进行部分渗铝,制备了不同CeO2颗粒含量和尺寸掺杂的δ-Ni2Al3/Ni涂层体系。将以上CeO2掺杂的铝化物涂层在1000 °C真空退火不同时间,研究CeO2颗粒含量和尺寸对铝化物涂层和基体互扩散行为的影响。退火结果表明,纳米CeO2颗粒的添加可有效减轻δ-Ni2Al3/Ni涂层体系的退化,而且随着CeO2颗粒含量的增加,其对互扩散的抑制作用明显增强;但微米CeO2颗粒的添加对涂层和基体的互扩散几乎没有影响。这是因为CeO2颗粒含量和尺寸会影响高温过程中铝化物/Ni镀层界面处CeO2富集层的形成,该富集层可作为扩散障,阻碍铝化物涂层和基体的互扩散。     

AZ31镁合金盐浴渗铝改善耐蚀性机制分析

采用真空热扩散渗铝的方法对AZ31镁合金进行表面合金化处理,在不同参数下得到厚度不一的渗铝层,对渗层的显微组织、物相组成进行了分析,并分析了渗铝试样的耐腐蚀性能和显微硬度.绘制了AZ31镁合金基体以及经过400℃扩散渗铝4 h后的试样的极化曲线.结果表明,渗层主要由Mg₁₇Al₁₂,Mg₃Al₂和α-Mg等组成,渗层厚度随扩散温度提高而增加,400℃恒温热扩散4 h时,在基体表面获得了连续且均匀细密的渗铝层,显微硬度值从基体的53 HV提高到80~85 HV,同时,该方法使得镁合金的自腐蚀电位提高了约105 mV,而镁合金的自腐蚀电流密度降低了一个数量级,这表征着镁合金的耐蚀性能得到提高.