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00Cr17Ni14Mo2和1Cr18 Ni9Ti 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Ni3Al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. 2 μm);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. 3 μm,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。     

碳钢表面粉末包埋法渗铝的实验研究

目的 解决粉末包埋渗铝过程中渗剂粘结导致渗铝层表面质量差的问题,在无惰性气体保护气氛中,在Q235钢表面制备出耐高温氧化、耐高温硫化和耐腐蚀的渗铝层。方法 采用粉末包埋渗铝法,通过改变渗剂中填充剂的成分,解决渗剂粘结导致表面质量变差的问题,研究渗铝温度、保温时间对渗层试样表面质量及渗铝层厚度的影响,确定最佳渗铝条件。使用电子显微镜观察渗铝层表面质量并测定渗铝层厚度,采用能谱仪分析渗铝层主要元素分布,采用X射线衍射仪分析渗铝层物相组成,采用显微硬度计检测渗铝层硬度变化。结果 采用成分为15%铝粉+5%氯化铵+75%氧化铝+5%石墨粉的渗剂,在无惰性气体保护下900 ℃保温4 h,获得渗铝层厚度约为370 μm的渗铝试样。渗铝层由外向内依次为铝化物层、过渡层和基体,铝化物层主要含有Al、Fe两种元素,原子百分比保持在7:3左右,主要物相为Fe2Al5,硬度达到896HV0.1,远高于基体硬度。结论 渗剂中添加适量的石墨粉能够改善渗铝层表面质量,增加渗层厚度,过多的石墨粉反而不利于表面质量改善和渗铝层厚度的增长。渗铝层厚度随渗铝温度的升高先增大后减小,与保温时间呈抛物线关系。     

SUS304ss包埋粉末渗铝的耐蚀性能

展开了SUS304ss及其渗铝后在0.33 mol/L FeCl₃+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 0.33 mol/L FeCl₃+0.05 mol/L HCl溶液中SUS304ss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。     

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。     

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.     

低温包埋渗铝及其在石油管材防腐蚀应用中的研究进展

概述了钢基表面低温包埋渗铝的原理,分析了通过添加稀土元素、调整活性剂种类、在渗剂中添加合金、表面机械能助渗、基材表面自身纳米化预处理等实现低温渗铝的研究现状和优缺点。同时,针对高力学性能石油管材,提出了将表面自身纳米化技术与含锌的低温渗剂相结合的石油管材表面低温复合包埋渗铝技术,并对该技术在石油管材耐腐蚀保护方面的应用进行了展望,认为复合低温包埋渗铝技术在石油管材耐腐蚀处理中的应用具有广阔前景。     

SUS316ss钢包埋粉末渗铝的高温腐蚀研究

,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.     

包埋温度对N80套管钢渗铝层微观结构及性能的影响

采用固体粉末包埋法对N80套管钢进行渗铝,形成富铝表层.研究了包埋温度为950、1050℃时所得渗铝N80套管钢的微观结构、硬度及电化学腐蚀特性.结果表明:不同包埋温度所得渗铝层厚度均超过200μm;渗铝N80套管钢在渗层深度范围内的硬度高于基体;渗铝后N80套管钢的耐腐蚀性得以提高.升高包埋温度可以显著提高所得渗铝层的厚度和硬度,但过高的包埋温度会同时造成基体性能更严重地下降.     

纯钛和镍包埋渗铝的热力学研究(英文)

分别在敞开和密闭系统中进行纯钛和纯镍的气相渗铝实验。渗铝实验在1100℃下进行3h,包埋粉末含10%Al、5%NH4Cl和85%Al2O3。在敞开条件下,渗铝后纯钛的表面会生成α(Al)固溶体,样品的质量损失达到32.37%。然而,在密闭条件下,纯钛样品的表面生成TiAl3层和α(Al)固溶体,没有质量损失。热力学分析表明,在敞开条件下对纯钛渗铝时,会生成钛的氯化物,导致其质量减少。而在密闭条件下,由于生成的氯化物会达到平衡状态而使生成反应停止。相反,无论是在敞开或密闭条件下,纯镍样品都可以进行表面渗铝,不会导致质量损失。在两种状态下,镍的表面都生成了AlNi和Ni3Al相。     

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。     

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±0.275 μm。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21 560 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。     

H13钢表面超音速火焰喷涂制备耐磨涂层的研究

利用超音速火焰喷涂(HVOF)法在热作模具钢H13表面制备WC-12Co和Ni60涂层;用扫描电镜观测涂层表面及截面形貌,用XRD分析粉末及涂层的相组成,并借助显微硬度、热摩擦系数的测定结果,分析两种粉末制得涂层的耐磨特性。结果表明:WC-12Co和Ni60涂层都能较好地覆盖在模具钢表面;WC-12Co涂层的显微硬度接近Ni60的1.5倍;WC-12Co涂层常温下的摩擦系数为0.32,500℃时为0.52,而Ni60涂层在500℃时已经接近0.59,在高温条件下,该涂层表现出了更优良的稳定性与耐磨性。     

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。     

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。     

Corrosion Behavior of Fe–Al Coatings Fabricated by Pack Aluminizing Method

In this study,the two kinds of Fe–Al coatings were fabricated by pack aluminizing on low-carbon steel at different temperatures.The corrosion behavior of the Fe–Al coatings in artificial seawater was investigated by the electrochemical and weight loss techniques.Results show that the thickness of coating layer increases with increasing aluminizing temperature.The coatings exhibit high micro-hardness and good metallurgical bonding with the substrate.In comparison with the steel substrate,the corrosion current density Icorrof the Fe–Al coatings is always lower than that of substrate,about 1/38 or 1/33 after 2 h immersion,and 1/3 or 1/6 for 720 h immersion.As can be seen from the weight loss curve,the Fe–Al coatings show less loss than that of the substrate within 30-day immersion.The corrosion products formed on the surface of the coatings include oxides of Al,Mg,Fe and Ca,and pitting defect has also been found.The Fe–Al coating with higher content of Fe_2Al_5 has better corrosion resistance.     

渗铝铌合金的微弧氧化及热腐蚀性能

为了优化渗铝铌合金的微弧氧化工艺和了解复合涂层的抗热腐蚀性能,利用粉末包埋渗法在铌合金基体上制备渗铝层,再通过调整微弧氧化电参数以及添加剂Y(NO_3)_3的含量获得Al_2O_3陶瓷膜外层,确定最佳工艺参数。以最佳工艺制备复合涂层(MAO-Y/Al/C103),与不含Y(NO_3)_3制备的MAO/Al/C103进行对比,研究其抗热腐蚀性。结果表明:以微弧氧化膜层的硬度和厚度为主要评价指标,获得最佳参数为电压380 V,频率400 Hz,占空比10%,处理时间30 min。添加Y(NO_3)_3可获得均匀规则的多孔形貌;含与不含Y(NO_3)_3制备的试样相结构一致,都由NbAl_3和γ-Al_2O_3相组成。经900℃混合熔融盐中热腐蚀50 h,MAO/Al/C103和MAO-Y/Al/C103试样都生成Al_2O_3和NaNbO_3相,其热腐蚀增重量分别为55.71 mg/cm~2和45.59 mg/cm~2。MAO-Y/Al/C103试样由于在热腐蚀阶段有更多的NaNbO_3生成以及微弧氧化微孔大幅减小,表现出更优异的抗热腐性。     

不锈钢表面羟基磷灰石涂层的溶胶凝胶法制备

在316L不锈钢基体表面采用溶胶-凝胶法和多次提拉法涂覆羟基磷灰石(HA)涂层并对涂层进行了物相、形貌、结合力和耐腐蚀性能的表征,研究了退火温度对涂层性能的影响.结果表明,经400～500℃退火处理,能形成晶化程度不高、晶粒细小的多孔结构羟基磷灰石涂层;升高退火温度可提高HA晶化程度和界面结合力;HA涂层提高了不锈钢的抗侵蚀能力.