高温合金渗铝涂层抗高温氧化性能的研究

采用固体粉末包埋渗铝法，在K438高温合金表面制备渗铝涂层。对渗铝试样做了1000℃、500h高温氧化实验。实验结果表明：在氧化过程中，K438高温合金表面的涂层已转变成连续致密的α—Al2O3氧化膜、富Al的β-NiAl和富Ni的β—NiAl化合物层，氧化膜与基体合金粘附良好，在高温氧化过程中无明显剥落现象。随着氧化时间的增加，β相分解较慢，到500h时涂层仍具有良好的抗高温氧化性能。     

真空渗铝钢高温氧化行为的研究

测定了经真空渗铝的Ａ３、４５、Ｔ１０、ＧＣｒ１５钢８００℃、９００℃等温氧化动力学曲线。用电子探针测定了氧化前后渗铝层铝浓度的变化。结果表明：与未经渗铝者相比，真空渗铝后的抗高温氧化性能明显提高，提高程度主要取决于渗层表面铝浓度及渗层厚度。渗铝层表面铝浓度随着氧化时间的延长而降低，文中导出的表述表面铝浓度变化的方程式与实验结果相符。     

渗铝钢管的焊接

采用光镜、电镜和Ｘ射线衍射等测试技术对感应料浆法（ＧＬ）渗铝钢管焊接接头区域的力学性能、显微组织、渗铝层厚度、铝浓度及相组成等作了细致的分析。试验结果表明，ＧＬ渗铝钢管渗铝层主要是由α－Ｆｅ（Ａｌ）固溶体、Ｆｅ２Ａｌ和ＦｅＡｌ相构成，不存在含铝较高的脆性相，显著改善了渗铝钢管的焊接性，使焊接接头区域的组织与性能容易得到保证。挂片和生产运行试验也证明了该渗铝钢管焊接区域的抗高温氧化性和耐腐蚀性满足使     

稀土对渗铝层/基体界面空洞生长和抗高温剥落性能的影响

通过高温氧化实验以及测量空洞平均直径和形核数量随氧化时间的变化,研究稀土对渗铝层抗高温剥落性能和渗铝层/基体界面空洞生长的影响,并与渗纯铝试样进行了比较.结果表明:渗铝层/基体界面空洞的生长可划分为快速生长和稳定生长两个阶段;但当渗稀土铝后,空洞生长速度比渗纯铝试样降低约1/3;稀土可抑制界面空洞的形核和生长,阻止空洞聚集成波浪线状空洞带和线状裂纹,提高渗铝钢的抗高温剥落性能;热浸镀稀土铝后,试样表面自由铝层减薄,从而降低了高温下渗铝层/基体界面铝的浓度梯度,这是稀土抑制空洞形核和生长的主要原因.     

碳钢热浸扩散渗铝工艺及高温氧化性能的研究

以Q235较理想的热浸镀铝工艺参数为基础,通过二元正交回归试验方法,研究得出较理想的高温扩散渗铝工艺参数,即扩散温度950 ℃,时间6 h.最优工艺参数下表面铝层和扩散铝层的共同厚度为32.8 μm,铁铝化合物的平均厚度为16.8 μm.同时对热浸扩散渗铝试样进行了900 ℃×100 h高温氧化研究,结果表明,采用最优化工艺参数扩散渗铝,所得扩散渗层分布均匀,抗高温氧化性能显著提高.     

机械能助渗铝组织与性能研究

采用金相、EPMA、XRD、TEM分析了冷轧08F钢板600℃机械能助渗铝层组织结构,测试了显微硬度、耐盐水腐蚀、抗高温氧化性和力学性能.结果表明,渗铝层内部组织主要是Fe2Al5相,还存在少量的哪FeAl、Fe3Al等铁铝化合物及非晶态相,未形成晶粒粗大的含铝α-Fe相过渡区.铁、铝氧化合物颗粒呈岛状断续分布在渗层表面.机械能助渗铝层有优良的抗高温氧化性、较高的硬度、良好的耐蚀性,同时渗铝后基体可以保持高的力学性能.     

Y2O3改性渗铝工艺及渗层抗高温氧化性研究

采用在20钢上复合电镀Ni-Y2O3层后再扩散渗铝的方法，得到了Y2O3改性的渗Al复合层，并对渗层氧化性能进行了试验研究。SEM及EDXA观察结果表明，经Y2O3改性的渗层，Y2O3颗粒均匀分布于渗层中，且表面铝含量达到30．65％。不连续氧化和循环氧化试验的结果表明，其抗高温氧化性能明显提高，分别为纯铝渗层的2．5倍和3倍。     

渗铝管腐蚀性能研究

选取10钢管进行固体粉末渗铝法渗铝,在其表面获得了不同铝含量的渗铝层,对渗 铝钢、未渗铝钢进行高温氧化、硫化氢腐蚀以及环烷酸试验,通过实验数据论证了渗铝钢具有优越的耐高温氧化性能及耐酸腐蚀性能.     

渗铝氧化处理对CLAM钢组织和力学性能的影响

采用合适的渗铝氧化处理工艺在CLAM钢基体表面制备了铝化物涂层,然后利用XRD、EPMA、SEM、纳米压痕仪、室温拉伸试验机等手段研究了渗铝氧化处理前后组织和力学性能变化,尤其是涂层的相组成变化,进而详细分析了硬度变化和拉伸断口的断裂机制。结果表明,渗铝氧化处理后在CLAM钢表面形成了由约30.8 μm厚的FeAl相层和约70.7 μm厚的α-Fe(Al)固溶体层组成的铝化物涂层,最外层FeAl相的硬度最大为834.7 HV,由外向内硬度逐渐降低至315.1 HV,基体内部的硬度出现略微回升。CLAM钢在渗铝氧化前后的抗拉强度分别为581.38 MPa和555.83 MPa,断后伸长率分别为30%和28%,断裂模式由渗铝氧化前的韧性断裂变成准解理断裂。由于渗铝及氧化热处理导致的晶粒尺寸增大和第二相粒子聚集,CLAM钢在渗铝氧化后拉伸性能下降,同时在表面涂层处易产生裂纹源从而加速材料断裂。     

紫铜表面渗铝层的高温抗氧化性能

采用粉末包装法在紫铜表面渗铝.研究了紫铜和渗铝后的紫铜在空气中的高温氧化行为.用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)观察、分析了氧化膜的微观形貌和相组成,并讨论其氧化机理.结果表明:紫铜渗铝后不仅提高了高温抗氧化性能,而且氧化行为及其氧化层的结构也发生了变化.未渗铝的紫铜试样700℃氧化100 h后相组成为Cu2O和CuO,而渗铝后试样表面优先形成Al2O3氧化膜.氧化动力学曲线为抛物线型.     

不锈钢表面镀铝-热氧化处理制备氧化铝膜及其性能

采用无机熔融盐电镀铝、热浸镀铝工艺联合的方法在钢基材表面制备了一层平整、连续的铝镀层,研究了铝镀层在不同氧化时间下的氧化行为。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)对氧化层的形貌和成分进行分析,并考察了氧化层的硬度和耐腐蚀性能。结果表明:将无机熔融盐电镀铝法和热浸镀铝法相结合可获得良好的铝镀层;铝镀层在900℃下热处理20 h后,可获得连续致密的Al2O3膜;Al2O3层有效提高了钢基材的表面硬度和耐腐蚀性能。     

钢基电镀铝层阳极氧化处理后的组织结构和性能

用扫描电镜（SEM）和X射线衍射分析（XRD）测定了Q235钢上电镀铝层在硫酸溶液中不同时间阳极氧化处理后的组织结构和表面形貌，并对其硬度和耐蚀性能进行了测试。结果表明：电镀铝层经不同时间阳极氧化处理后，表面由非晶态Al2O3相和Al相组成，其上存在有纳米级的孔洞。随着氧化时间的延长，非晶态Al2O3相增多，Al相减少，氧化膜厚度增加，表面孔洞尺寸增大；氧化膜的硬度呈现先增加后降低，最后趋于稳定，且都显著高于电镀铝层的硬度。并且电镀铝层经阳极氧化处理后，在3．5％NaCl溶液中的电化学耐蚀性能大幅度增加，但随着阳极氧化处理时间的延长，电镀铝层的耐蚀性能降低。     

Microbial Activities’ Influence on Three Kinds of Metal Material Corrosion Behaviors

The corrosion behaviors of copper, 6063 aluminum alloy, and Q235 steel were investigated by open-circuit potential (OCP), anodic polarization curve analysis, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Scanning electron microscopy revealed that a small number of translucent rod-shaped bacterial colonies on the copper surface of copper, whereas plenty of rod-shaped microbes colony were detected on the surface of 6063 aluminum material. Moreover, rod-shaped bacteria and mold colonies attached to the surface of Q235 steel. The decrease in the OCP of copper, 6063 aluminum alloy, and Q235 steel led to higher corrosion tendency. EIS analysis showed that bacteria can reduce the value of AC impedance of copper, the polarization resistance, and the surface resistance, thereby accelerating corrosion. Moreover, the polarization resistance of aluminum alloy in bacterial seawater is lower than that in non-bacterial seawater, indicating the existence of bacteria accelerated the corrosion of 6063 aluminum alloy. The adherence of microbes on Q235 steel surface accelerated the dissolution of the surface layer, and then the passive film is replaced by incompact biofilm layer. Q235 steel corrodes faster under the influence of bacteria because the polarization resistance in bacterial seawater is much lower than that in non-bacterial seawater.     

钢的真空渗铝研究

研究了Ｑ２３５、４５Ｔ１０具空渗铝层的组织结构,渗层生长动力学,渗铝温度对渗层厚度的影响、钢的含碳量对渗铝层厚度的影响。并测定了渗层铝深度分布以及显微硬度分布。结果表明真空渗铝可获得良好的渗层。     

Q235钢铬铝共渗及耐高温氧化性

为提高Q235钢的耐氧化性和耐蚀性，进行了渗铬和渗铝，在此基础上进行了铬铝共渗。用光学显微镜、透射电镜和电子探针研究了渗层的显微组织、相结构及成分分布．结果表明，渗剂成分为93％Cr、7％Al时，经1100℃×16h共渗后，渗层表面铬、铝含量分别为18％和8．2％；表层组织为（Cr，Fe）23C6＋AlFe3C0.69，里层为α－Fe（Cr，Al），渗层具有较高的耐高温氧化性和抗蚀性。     

Q235钢双层辉光离子表面冶金超高铬高碳合金层的研究

利用双层辉光离子渗铬和渗碳技术,在Q235钢表面形成超高铬高碳合金层,随后进行了淬火、回火及耐磨性的对比试验,对其合金层的形态、组织、成分及发生的相变、碳化物类型进行了研究.结果表明,在本试验条件下,渗铬层深可达数百微米以上,采用双层辉光离子渗碳新工艺,渗入速度比一般离子渗碳快约10%,碳化物细小、弥散、均匀.用体视金相法估计,碳化物总百分比约占40%以上,耐磨性明显高于GCr15钢的淬火件.     

镀铝温度对渗铝层/基体界面空洞生长动力学的影响

采用不同的镀铝温度在20碳钢上制备了不同厚度的热浸镀铝层,通过测量热浸镀铝层厚度以及高温氧化后渗铝层/基体界面空洞平均直径和形核数量随氧化时间的变化,研究了镀铝温度对渗铝层/基体界面空洞生长的影响。结果表明:随镀铝温度升高,镀铝后的表面层厚度减小,合金层厚度增加;在高温氧化期间,渗铝层/基体界面空洞的生长速度随镀铝温度的升高而减小,其变化规律与热浸镀铝后表面层厚度随镀铝温度的变化规律相一致;界面空洞平均深度随镀铝温度升高而增加,其变化规律与热浸镀铝后合金层厚度随镀铝温度的变化规律相一致;界面空洞增量随氧化时间的延长先增加而后逐步减少,且镀铝温度越高,空洞形核速度越小。分析了镀铝温度对界面空洞生长的影响机制。     

大截面钢/铝摩擦焊接头力学性能及显微组织分析

针对大截面铸态纯铝与Q235钢异种金属.采用连续驱动摩擦焊技术进行焊接试验,通过光学显微镜观察、电子探针分析、常温和高温拉伸性能及硬度测试,探讨了其焊接接头的微观组织和力学性能.研究表明,大截面铸态纯铝与Q235钢间具有良好的摩擦焊接性,焊接接头强度等于或高于铝基材;高温条件下,试样均断于铝端母材,抗拉强度随着温度的升高呈现出明显的下降趋势,而伸长率随温度升高而增大;焊接接头在近缝区发生了晶粒细化,在粘塑性层内发生了一定程度的原子扩散,形成扩散层.     

钢的渗铝工艺技术及性能研究进展

钢材渗铝是通过化学和物理的方法将铝原子渗入钢材表面形成微合金层,改变钢材的表面化学成分和特性的热处理工艺。渗铝处理可以提高钢材耐氧化性能、耐腐蚀性能和硬度,作为一种简单有效的表面化学热处理工艺得到研究者的关注。简要介绍了当前常见的渗铝工艺,如热浸渗铝、热喷涂渗铝、粉末包埋渗铝、料浆渗铝,总结了常见渗铝工艺的特点与不足,随后介绍了研究人员开发出的新型渗铝工艺,如机械辅能助渗铝、电场辅助渗铝、流化床气相沉积渗铝和离子电镀渗铝。论述了渗铝钢的显微结构和渗层的生长机理,对渗铝后的渗铝钢具有耐氧化、耐腐蚀性能的机理进行了讨论说明。最后,对渗铝工艺的发展趋势进行了探讨和展望。