高温氧化腐蚀对热浸镀Al-Si-RE涂层表面形貌的影响

为满足航空发动机叶片材料1Cr11Ni2W2MoV钢在更加苛刻的使用温度下工作的要求,本试验对其表面进行了热浸镀Al-6%Si-4%RE处理.依据GB/T13303-91标准,在700℃对浸镀件和未镀件进行了5～600h的抗高温氧化腐蚀试验,并绘制了氧化动力学曲线.采用扫描电镜和能谱仪对浸镀件的形貌、组织及成分进行分析.实验结果表明,浸镀件的抗高温氧化性能远优于未镀件,其氧化时主要经历三个阶段,即氧化初期阶段、暂态氧化阶段和稳态氧化阶段.在氧化初期,表面产生不连续的Al2O8膜并没有起到抗高温氧化的作用;暂态阶段,表面形成连续的亚稳态θ-Al2O3膜;稳态阶段,θ-Al2O3发展为具有一定厚度且致密、连续的α-Al2O3膜,对基体具有良好的保护作用,是浸镀件抗高温氧化性的屏障.同时本工作根据氧化动力学曲线交点,提出耐热用热浸镀铝件在使用前需进行扩散退火处理的可行性建议.     

热浸镀Zn-6%Al-3%Mg镀层合金层生长研究

将Q235钢分别在Zn-6%(质量分数,下同)Al和Zn-6%Al-3%Mg合金锌浴中浸镀不同的时间,使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)对样品合金镀层显微进行观察,分析镀层层合金层的相组成及生长过程,研究Mg对合金层生长的作用。通过研究发现,在Zn-6%Al和Zn-6%Al-3%Mg合金镀层中合金界面层组成主要是Fe-Al-Zn化合物,Fe-Al-Zn合金界面层阻碍了脆性Fe-Zn层的形成。Mg加入Zn-6%Al锌池中后促进了界面反应,缩短了合金层出现所需时间,并使合金层的生长更加致密均匀,稳定合金层使其不被液相侵蚀破坏而溶解。Mg的加入阻碍了扩散通道随着时间延长逐渐向两扩散组元成分点连线移动的趋势,减少了锌液进入合金层,稳定了合金层。Zn-6%Al-3%Mg镀层合金层随着时间延长而增厚,合金层的生长呈抛物线规律,主要受扩散反应控制。     

HP40Nb钢热浸镀Al-Si高温氧化行为及组织研究

为提高高温抗氧化性能,对HP40Nb钢进行了热浸镀Al-10%(质量分数)Si,并进行不同温度扩散处理,研究了不同扩散处理试样在1000℃条件下的高温氧化行为,通过SEM,EDS和XRD分析了经不同扩散处理后的渗层在高温氧化过程中的组织结构变化.结果表明:经800℃/4h扩散处理,渗层由内层(NiAl+ Cr3 Si)...     

钢材浸铝和浸扩铝工艺及表层组织性能的研究

普通钢热浸铝后,形成了具有耐热及耐蚀双重性能的复合新材料。本研究首先针对钢材熔剂法热浸铝工艺中助镀剂存在的问题,提出一种低温预镀的三元助镀剂。在此基础上深入分析了浸铝表层厚度变化的动力学过程、形成机理及组织结构。同时系统地研究了浸铝后扩散(浸扩铝)对表层组织结构及抗氧化性的影响规律。 在表层动力学过程研究中,首次发现表面层厚度随时间的变化经历了先减薄达到谷值,然后又增加达到峰值,再减薄、最后趋于稳定的三个阶段。而过渡层的厚度变化大致符合抛线增长规律,其扩散激活能为139.6kJ/mol。通过对镀层形成机理分析,得出表面层厚度变化的第Ⅰ阶段为铝液的凝固—重熔过程,而第Ⅱ及第Ⅲ阶段则为铝液与试样表面浸润及凝固过程,并提出了耐蚀性浸铝工艺的优化准则。 通过高温氧化及组织观察查明,浸铝层直接用于高温环境时,当表面层通过扩散消失后,钢表面形成脆性Fe_2Al_5相柱状晶,在氧化过程中极易开裂产生内氧化。对此,本研究首次提出对浸铝层表面保护后预扩散处理的新工艺。研究发现,预扩散处理温度对表层的结构及抗氧化性有明显影响。在750℃扩散时,镀层结构由较厚的外表层(Fe_2Al_5+FeAl_2)及内层(FeAl+条状FeAl_2)组成,由于内层条状FeAl_2平行排列的结构进一步增加了氧向内传输的速度     

BCu68Zn 钎料表面热浸镀锡的工艺研究

目的将热浸镀工艺应用于钎料制造领域。方法在BCu68Zn钎料表面热浸镀锡,探讨工艺参数对镀锡层和钎料力学性能的影响。结果 BCu68Zn钎料镀层随浸镀时间的延长逐渐变厚,随浸镀温度的升高逐渐变薄,随提升速度的增加逐渐变厚;BCu68Zn钎料界面层随浸镀时间的延长逐渐变厚,随浸镀温度的升高逐渐变厚;热浸镀锡后的BCu68Zn钎料的抗拉强度和延伸率随浸镀时间的延长有一个降低→升高→降低的趋势,随温度的升高这种趋势变得更为明显。结论1.80的BCu68Zn钎料最佳助镀工艺是助镀剂为Zn Cl2(120~160 g/L)、NH4Cl(120~160 g/L)的水溶液,助镀温度为70~80℃,助镀时间为5 min。     

电化学方法研究腐蚀介质对热浸镀Al-Zn-Si-RE合金镀层腐蚀行为的影响

为研究腐蚀介质对热浸镀Al-Zn-Si-RE合金镀层腐蚀行为的影响,利用电位-时间曲线、Tafel曲线和电化学阻抗谱技术研究了合金镀层在不同盐度、温度和pH值的NaCl溶液中的电化学腐蚀行为,利用扫描电子显微镜(SEM)观察不同腐蚀介质下极化测试后合金镀层的腐蚀形貌.结果表明:随着NaCl溶液温度或浓度的提高,热浸镀Al-Zn-Si-RE合金镀层均出现腐蚀电位负移、镀层腐蚀倾向增大、腐蚀速率增加、腐蚀抗力降低的现象;此外,酸性和碱性条件均会加快镀层在NaCl溶液中的腐蚀速率,其中镀层在pH值为11.0的碱性条件下,腐蚀电流最大,阻抗谱容抗弧幅值最小,说明镀层腐蚀速率最快,耐蚀性最差.     

铝锌硅热浸镀液的侵蚀性及镀层结构与性能研究

为了解热浸镀铝锌硅钢板的耐蚀机制,通过试验考察了普通低碳冷轧钢板在600℃的铝锌硅(55?43.4%Zn1.6%Si)热浸镀液中的失重减薄规律,利用扫描电镜及能谱仪对镀层的微观结构及微区成分进行了分析,并利用X射线物相分析技术对合金层进行了物相分析.结果表明:钢板在镀液中的质量损失与浸镀时间大致呈线性关系;镀层主要由富铝的树枝晶、树枝晶问的铝锌共晶、针状富硅相以及合金层4个部分组成,这种独特的结构决定了铝锌硅镀层钢板具有优良的防腐蚀、耐热性能.     

自蔓延高温合成/准热等静压法制备Ti3AlC2陶瓷的高温氧化行为研究

通过试验,研究了自蔓延高温合成(SHS)/准热等静压(PHIP)法制备出的Ti3AIC2陶瓷在1160～1360℃下的高温氧化行为,并借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等方法对氧化层的组成和结构进行了研究.结果表明,该材料具有优良的抗高温氧化性能,其氧化行为近似于抛物线规律.1160℃下氧化内层为Al2O3层,外层为Al2O3与TiO2的混合层.随着氧化温度的升高,氧化内层的厚度以及致密化程度均有所提高,而外层变得不连续,TiO2颗粒逐渐被Al2O3所包围.当温度升高到1360℃时,外层孤立的TiO2颗粒完全以Al2TiO5的形式存在.     

喷丸对TP304H钢高温水蒸气氧化行为的作用

研究了表面喷丸形变处理对TP304H钢在610～770℃水蒸气中的氧化行为的影响,采用SEM、EDX和EPMA分析了不同喷丸强度对合金水蒸气氧化65 h的氧化膜形貌、结构和表面合金元素的影响.结果表明:表面喷丸形变可有效减缓氧化动力学速度,在0.5 MPa喷丸强度和730℃条件下提高抗氧化性能的效果最好,表面氧化膜颗粒得到细化,膜中Cr相对浓度明显提高,氧化膜物相构成由纯Fe和Fe、Cr混合氧化物转变为Cr2O3.分析认为:表面喷丸形变处理增加了合金表层区域的位错、空位等缺陷浓度,提高了氧化初期的形核密度,为Cr提供了大量短路扩散通道,降低了Cr选择氧化的临界浓度;基体表层Cr的短路扩散保证了Cr2O3膜稳定生长的扩散通量,从而抑制了Fe氧化物的形成.     

FeCrAl/WC复合涂层650 ℃的热腐蚀行为

热腐蚀、冲蚀使火电厂锅炉管道爆裂,致使发电机停机.对高速电弧喷涂的FeCrAl/WC复合涂层及锅炉材料G20钢的热腐蚀性能进行了对比性研究.结果表明,FeCrAl/WC复合涂层具有一定的热腐蚀抗力,80 h腐蚀后,G20钢的腐蚀增重为涂层的2.1倍.FeCrAl/WC复合涂层在650 ℃涂盐腐蚀时,引起热腐蚀.整个腐蚀反应是铁的扩散、化学及电化学反应综合作用的结果,其中Fe2O3在熔盐/气体界面的氧化沉淀是腐蚀增重的主要原因.     

热浸镀铝钢的性能及用途

为了便于研究人员和用户了解、掌握热浸镀铝钢的性能及其用途,进一步推动我国在这方面的大力发展,作者综述了热浸镀铝钢镀层的机械性能、耐腐蚀性能、抗高温氧化性能和其他性能及其在各工程领域上的应用情况,列出了部分性能指标。     

The Behavior of Rare Earths in Steel

This review paper outlines recent progressin the application of rare earth metals (RE)in steel to improve the mechanical propertiesof steel. It includes: the physical chemistryof RE in steel; comparison of the applicationof RE and Ca in steel; the ways of adding REinto steel and nozzle blockage; the solid solubi-lity limit of RE in Fe and the amount of REsoluble in steel; the segregation of RE on grainboundaries of steel and its reaction with otherelements; the effect of RE on the structureand mechanical properties of steels; the reactionof RE with H in steel.     

低碳钢热浸镀铝微弧氧化陶瓷层厚度研究

研究了影响低碳钢热浸镀铝微弧氧化陶瓷生长厚度的因素,提出了获得最大厚度的氧化时间并对其原因进行了分析,结果表明,影响陶瓷层厚度的主要因素是氧化时间,热浸镀最佳温度为720～730℃。     

304不锈钢热浸镀铝工艺及镀层的耐冲蚀性能

为提高304不锈钢在实际工况中应用时的耐腐蚀性能,采用熔剂法对304不锈钢热浸镀铝,并对镀铝层进行扩散退火处理,通过厚度测试,形貌观察及成分分析优选了热浸镀工艺及扩散退火工艺,并采用冲刷腐蚀试验研究了最佳工艺制备的镀层的冲蚀性能。结果表明:304不锈钢热浸镀Al-3.0%Si-0.5%RE,在740℃左右浸镀15min时,镀层厚度为100μm左右;在820℃扩渗4 h,获得了较好的扩渗层,其厚度约为115μm;冲蚀时间达到120 h时,经最佳条件热浸镀铝+扩散退火处理后镀层的冲蚀失重速率最小,为0.092 g/(h·m2),未热浸镀铝及扩散退火处理的304钢原始试样的冲蚀失重速度相对较快,其冲蚀腐蚀速率为0.121 g/(h·m^2),约为热浸镀铝试样的1.32倍。     

Behaviour of Rare Earths in Low Sulphur Steel

In steels 16Mn and X60 with low S content (0. 003～0. 005%), rare earth metals (REM) still show ef-fects on purifying the molten steel and controlling the sulphide morphology. The optimum ratio ofRE/S is about 2. 0, which causes lower content of oxygen and inclusions and higher impacttoughness. The amount of REM in solid solution in the steel was determined by means of inductivecoupling plasma (ICP) spectroscopy. The dissolved REM in low S steel could decrease the propor-tion of pearlite and increase the strength of the steel.     

热镀锌钢上锌花的研究进展

由大晶粒组成的锌花是热浸锌镀层有别于其它镀层的显著特征,综述了热镀锌钢上锌花的研究现状,包括锌花的外观形貌、形貌与锌晶体学位向的关系、合金添加剂的作用以及锌花对热浸锌镀层腐蚀性能和力学性能的影响.从过冷度、晶体学位向和润湿作用3个方面论述了锌花的形成机制.     

Behaviour of Rare Earths in Solid Solution in Steel

The contents of rare earth metals(REM) insolid solution in 16 Mn steel were determined bymeans of inductive coupling plasma (ICP)spectroscopy.The amount of REM in solid solutionis only a few ppm in the steel with MnS inclusions,which rises slightly with the increasing of REMcontent in steel.At RE/S>1.9,the MnS inclu-sions in steel disappear completely,the REM con-tent in solid solution increases rapidly with the in-creasing of REM content.The solubility of ceriumin 16 Mn steel(st 52)is less than 0.011 wt—％ atroom temperature.The results obtained indicate that REM in sol-id solution reduce the amount of pearlite and in-crease that of ferrite and its microhardness.Dis-solved REM oculd increase temperature of criticalpoints,alleviate band structnre and suppressgrowth of austenite grains.     

含稀土H13钢热变形行为及热加工图研究

利用Gleeble-3800热力模拟试验机在900~1 200℃、0.01~10s~(-1)的实验条件下,对含稀土H13进行了热压缩。根据获取的流变应力曲线,建立了含稀土H13钢的高温热变形本构方程及热加工图,并分析了变形后的金相组织。结果表明,在高应变速率下流变应力曲线说明了含稀土H13钢具有断续再结晶行为,稀土的加入显著提升了H13钢的应力值,经计算含稀土H13钢的热激活能为573kJ/mol,适宜的热加工参数为1 050~1 200℃、应变速率0.01~1s~(-1)。稀土的加入拓宽了H13钢的热加工参数范围。     

含稀土汽车用耐热镁合金的热变形行为

目的 为了开发出汽车用低成本、高性能Mg-Sm系耐热镁合金,需要考察镁合金热变形过程中变形温度、应变速率等对镁合金流变行为的影响,并建立流变应力本构方程,从而为实际工业生产中的加工工艺提供理论依据。方法 采用Gleeble-3800型热力模拟试验机在变形温度350～450℃、应变速率0.001～1 s^-1的条件下对Mg-3.8Sm-1.2Zn-0.5Zr镁合金进行等温压缩变形,建立Mg-3.8Sm-1.2Zn-0.5Zr镁合金的流变应力本构方程,并对本构方程模型进行应变补偿。结果 均匀化态Mg-3.8Sm-1.2Zn-0.5Zr镁合金中可见20～40μm的等轴晶晶粒和未回溶的第二相,主要物相为α-Mg和(Mg,Zn)₃Sm相。Mg-3.8Sm-1.2Zn-0.5Zr镁合金的热变形激活能Q=238.95kJ/mol,应力水平参数α=0.0140,结构因子A=3.6628×10¹⁶。建立了Mg-3.8Sm-1.2Zn-0.5Zr镁合金的双曲正弦Arrhenius流变应力本构方程,并用温度补偿变形速率因子参数Z表达了Mg-3....