316L不锈钢包埋渗铝涂层制备及动力学研究

包埋渗铝技术是制备阻氚涂层常用工艺,其中形成的Fe-Al渗层微观组织对最终形成Al₂O₃涂层的阻氚性能有重要影响。选取AlCl₃(1 wt%)为催化剂,在316L不锈钢基体表面上开展了粉末包埋渗铝工艺试验,采用扫描电镜、X射线能谱分析、X射线衍射等测试手段,分析了渗铝温度和保温时间对基体表面Fe-Al渗层的相结构、微观结构、成分组成的影响,并建立了渗铝过程的动力学模型。试验结果表明：渗铝层由铁铝相组成,存在一定量的铁铝铬、铁铝镍析出物;高的渗铝温度有利于渗铝层的生长,1 023 K以上渗铝层出现明显分层现象;延长渗铝时间能够提高Fe-Al渗层的厚度,但对其物相组成没有影响。根据以上结果,对Fe-Al渗层形成过程进行动力学分析,发现渗铝温度对渗层生长速率的影响符合Arrhenius关系,获得了316L不锈钢包埋渗铝的Arrhenius活化能约为79.23 kJ·mol^-1。同时,拟合出了渗铝时间与涂层厚度的关系式为h=14.585t^1/2+19.514。     

GH3535合金表面渗铝层原位氧化工艺研究

高温工况下钍基熔盐堆中存在氚泄漏的风险，建立氚渗透屏障涂层有助于应对这一问题。采用包埋渗铝和原位氧化工艺，在GH3535合金表面制备了Al2O3/Ni-Al复合阻氚涂层，重点分析了氧化温度和真空度对氧化铝薄膜微观结构的影响。利用掠入射X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段对氧化铝薄膜表面及截面的微观形貌、相构成进行了实验分析。实验结果表明：低氧分压能降低氧化铝薄膜的形成速度，促进形成更致密、表面平整的薄膜；高的氧化温度有利于形成α相氧化铝及更厚的氧化铝薄膜，但会大大增加表面缺陷。1.2 Pa真空度气氛、850℃氧化温度、72 h氧化时间是较优的原位氧化工艺参数，可以在GH3535合金基体表面获得性能较好的氧化铝薄膜，其相结构为γ和α相，厚度约为0.8μm，且表面致密无缺陷。