Fe/Si合金的高温互扩散行为研究

利用化学气相沉积(CVD)技术制备6.5%Si钢时,Fe/Si合金互扩散行为对于工业化生产时控制硅的扩散起着至关重要的作用。采用CVD技术,通过控制扩散温度的变化,制备了一系列硅含量3.1%和14.3%的Fe/Si合金扩散偶。利用扫描电子显微镜观测了Fe/Si合金的互扩散结果,获得了不同扩散温度下的硅含量分布曲线,并结合Boltzmann-Matano法及Grank修正法进行处理。研究表明:随着扩散温度的升高,硅的扩散距离也随之增大;在1 000~1 200℃温度范围内,Fe/Si合金的互扩散系数随硅含量的增大而增大,其范围在(0.43~16.8)×10-12m2/s,且Fe/Si合金的互扩散行为遵循Arrhenius经验公式;进一步计算得到Fe/Si合金互扩散的激活能和频率因子,范围分别在48.88~55.12 kcal/mol及1.57~2.55 cm2/s之间,并随着硅含量的增大而增大。     

基于缝式喷嘴的高硅钢渗硅速率实验研究

目的研究基于缝式喷嘴的SiCl4和N2混合气体的喷射工艺参数对CVD法制备6.5%Si钢渗硅速率的影响。方法采用不同的反应温度、SiCl4气体体积分数、混合气体流量进行渗硅实验,通过扫描电镜、能谱分析、失重比研究这3个参数对渗硅速率的影响,并对比分析喷嘴喷射反应气体和均匀气氛对渗硅速率的影响。结果缝式喷嘴喷射反应气体能极大提升渗硅速率。随着温度的升高,渗硅速率不断升高,达到1100℃后,渗硅速率趋于饱和不再有明显变化。随着SiCl4气体体积分数和混合气体流量的升高,渗硅速率均先升高,再逐渐降低,当SiCl4气体体积分数为15%时,渗硅速率达到最大;当混合气体流量为1 L/min时,渗硅速率达到峰值。结论 CVD法制备6.5%Si钢时,采用缝式喷嘴喷射反应气体具有明显的优势,最佳工艺参数为:反应温度1170℃,SiCl4气体体积分数15%,混合气体流量1 L/min。