铝合金/不锈钢层状复合材料界面化合物生长行为

采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)研究了轧制复合铝合金/不锈钢(4A60/304、4A60/316、4A60/430、4A60/439、1050/304、1050/304)复合界面金属间化合物的生长行为。结果表明:4A60铝合金/不锈钢复合界面靠近铝侧存在Si元素富集区、4A60/316不锈钢复合界面靠近铝侧存在Ni元素富集区;当热处理温度为575℃时,4A60/316界面化合物生长常数最小为2.56×10~(-14)m~2/s,1050/304界面化合物生长激活能最低为95.94 kJ/mol;界面金属间化合物主要为Fe_2Al_5相,还可观察到FeAl_3、Fe_4Al_(13)相。     

添加不同稀土元素对固体包埋法在 304 不锈钢表面制备 Ti / Cr-RE 双层涂层电化学性能的影响

目的选择合适的稀土制备Ti/Cr-RE双层涂层,提高不锈钢的耐腐蚀性能。方法采用两步粉末包埋法,先在304不锈钢表面渗Ti,再制备稀土改性Cr涂层,获得Ti/Cr-RE双层涂层。通过添加不同的稀土氧化物Y2O3和Ce O2,获得两种双层涂层,对比分析涂层的表面形貌、断面形貌及物相组成,利用电化学测试方法测定304不锈钢基体及两种Ti/Cr-RE双层涂层在3.5%(质量分数)Na Cl溶液中的电化学腐蚀性能。结果添加不同稀土元素钇、铈,都能在渗Ti不锈钢表面形成一层致密、连续的稀土改性渗铬层。在两种稀土元素改性的Cr涂层中,稀土元素分别与Cr,Fe,Ni,Ti形成了金属间化合物。304不锈钢基体的自腐蚀电位为-0.324 V,腐蚀电流密度为0.1363μA/cm2;钇改性铬涂层的自腐蚀电位为-0.341 V,腐蚀电流密度为0.2058μA/cm2;铈改性铬涂层则具有更高的自腐蚀电位(-0.263 V)及更低的腐蚀电流密度(0.030 86μA/cm2)。结论钇改性铬涂层不能提高304不锈钢基体的耐腐蚀性能,铈改性铬涂层可以明显提高基体的耐腐蚀性能。     

锅炉管材在高温烟气及烟灰中的耐蚀性

采用高温模拟腐蚀试验、腐蚀形貌观察及腐蚀产物成分分析等方法考察了304不锈钢、T91不锈钢和TP347不锈钢在模拟燃准东煤工况下的腐蚀行为。结果表明:304不锈钢的耐蚀性与TP347不锈钢的接近,优于T91不锈钢的。304不锈钢表面含Cr氧化层的形成提高了试样耐高温腐蚀性能,而TP347不锈钢在SO2气氛下形成的低熔点共晶物Ni2S3会导致反应物在腐蚀层中扩散,从而导致其腐蚀比304不锈钢的严重;T91不锈钢的Cr含量最低,所以耐蚀性最差。     

6061铝基体上镍涂层热处理过程中Ni-Al金属间化合物的形成机理(英文)

采用电沉积方法在Al基体上沉积Ni制备Ni-Al扩散偶,并研究扩散偶中Al3Ni和Al3Ni2的形成机理和生长动力学。在6061铝基体上采用直流电沉积方法制备20μm厚的Ni涂层。然后在Ar气气氛下,样品在450,500和550°C下热处理不同时间。采用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对金属间化合物进行表征。结果表明,Ni-Al金属间化合物的形成可分为两个重要步骤。首先,金属间化合物在不同位置侧面生长,形成连续金属间化合物层;其次,连续金属间化合物层在垂直于界面方向继续生长。随着金属间化合物厚度的增长,Al3Ni和Al3Ni2等反应产物将与基体发生分离。Al是Al3Ni生长的主要扩散元素,而Ni是Al3Ni2生长的主要扩散元素。Al3Ni和Al3Ni2相的生长动力学遵循抛物线方程。     

不锈钢在熔融铝液中的高温腐蚀

以在常见介质中耐蚀性优良的两种不锈钢材作为耐熔融铝硅腐蚀介质的材料,进行了耐蚀性能的试验和研究。结果表明,不锈钢在熔融铝液中腐蚀的发生受铁铝合金腐蚀层的扩散生长控制,腐蚀速率随时间延长逐渐降低并趋稳定;0Cr25Ni20不锈钢耐蚀性能优于0Cr18Ni9Ti不锈钢。     

1Cr13不锈钢渗铝工艺及其熔盐腐蚀行为的研究

选用成本相对不是很高且在高温下具有一定抗氧化性能的1Cr13不锈钢为基体,通过热浸渗铝工艺在基体上制备了一层Fe-Al合金渗层。随后在不同扩散温度、不同扩散时间下进行了热扩散实验。最后分别对未经渗铝和经过渗铝的1Cr13不锈钢在由Na_2CO_3、K_2CO_3和Li2_CO_3组成的三元(Na-K-Li)_2CO_3混合碳酸熔盐中的腐蚀行为进行了研究。采用扫描电镜和能谱仪对腐蚀区的形貌和成分进行了分析;采用X射线衍射仪对腐蚀产物进行了物相分析,并测定了表面的腐蚀动力学曲线。结果表明:当热浸镀温度为750℃时,扩散温度为800℃,扩散时间为6 h,得到的Fe-Al合金渗层的综合性能最佳。此外,渗铝1Cr13不锈钢表面形成了具有保护性的由Al_2O_3和LiAlO_2组成的氧化膜,这对1Cr13不锈钢熔融盐耐蚀性的提高有明显作用。     

浸镀Ni对Al/Cu双金属材料界面显微组织及力学性能的影响(英文)

采用浸镀的方法在纯铝基体上浸镀镍基镀层,然后在450~550℃温度范围内用扩散复合的方法制备Al/Cu双金属材料。用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别对Al/Cu结合体的界面显微组织以及断裂表面进行表征。用拉伸剪切测试及显微硬度测试对Al/Cu双金属材料的力学性能进行测量。结果表明,Ni中间层可以有效地消除Al—Cu金属间化合物的形成。Al/Ni界面由Al_3Ni和Al_3Ni_2两相组成,而在Ni/Cu界面处则是Ni—Cu固溶体。Ni中间层的加入提高了复层材料的拉伸剪切强度。在500℃制备的添加Ni中间层的试样表现出最大的拉伸剪切值,为34.7 MPa。     

316L表面制备Ni-Al系金属间化合物层的耐铅铋腐蚀性能

利用激光熔覆技术在316L不锈钢表面熔覆一层Ni60合金粉末,采用热喷涂技术在Ni60合金涂层表面制备纯Al涂层,再通过620 ℃×5 h高温扩散试验,使Ni60合金涂层和纯Al涂层中间生成Ni-Al金属间化合物。最后把制备有Ni60合金和Ni-Al金属间化合物涂层试样置于液态铅铋合金中进行400 ℃×500 h腐蚀试验。采用SEM,XRD对金属间化合物涂层腐蚀前后的表面、截面的形貌、物相组成及元素分布进行测试,分析Ni60合金涂层和金属间化合物涂层在400 ℃液态铅铋合金中的腐蚀情况。试验结果表明,经过高温扩散试验,试样表面生成了一层由Ni3Al,NiAl等组成的Ni-Al系金属间化合物;经过400 ℃液态铅铋合金腐蚀试验,Ni60合金涂层表面腐蚀较为严重,表面大量金属元素被氧化、溶解,在试样表面形成了不连续金属氧化物和腐蚀坑;Ni-Al金属间化合物涂层被氧化成为稳定的金属氧化物涂层,可以有效阻止Pb,Bi,O等元素渗透进入基体,提高316L的耐液态铅铋腐蚀性能。 创新点： 利用激光熔覆、热喷涂、高温扩散相结合的方法制备了金属间化合物,并研究了金属间化合物涂层在液态铅铋合金中的腐蚀情况。     

镀Ni层对MnCuAl合金/430SS钎焊接头中金属间化合物的影响研究

母材与钎缝界面处的金属间化合物会降低MnCuAl阻尼合金与430不锈钢钎焊接头的结合强度，进而降低焊接结构的使用性能。采用在430不锈钢表面电镀Ni层后再进行钎焊的方法对有害的金属间化合物进行抑制，同时探究不同厚度Ni层对接头组织、金属间化合物的影响规律和机理。结果表明，镀Ni层与基体界面处无明显缺陷，镀Ni层能够与430SS母材良好结合。对于钎焊接头，未镀Ni时，在430SS侧界面处分布着γ-(Fe,Mn)固溶体层，在两侧的反应层与钎缝中心区之间均存在连续分布的IMC，且伴随着钎剂残留；电镀8μm Ni层时，焊后镀Ni层完全溶解，在430SS侧界面处仍分布着γ-(Fe,Mn)固溶体层，但接头中金属间化合物消失，且只有极少数钎剂残留；镀层为20μm时，焊后在430SS侧有一层残余镀Ni层，未发现γ-(Fe,Mn)固溶体层，金属间化合物消失，且未见钎剂残留。分析认为，当镀层厚度分别为8μm、20μm时，Ni层分别是通过合金化作用、阻隔作用抑制了金属间化合物的生成。     

液-固复合铸造AZ91D/0Cr19Ni9双金属复合材料的显微组织和力学性能（英文）

采用液-固复合铸造技术制备未经表面处理和经热浸镀铝表面处理的AZ91D/0Cr19Ni9双金属复合材料,研究铝涂层对AZ91D/0Cr19Ni9界面显微组织和力学性能的影响。结果表明:镁合金和裸钢0Cr19Ni9之间为机械结合,结合界面处存在一缝隙;而镁合金AZ91D和镀铝钢0Cr19Ni9之间形成冶金结合,且镁合金AZ91D/镀铝钢0Cr19Ni9界面可以分为两个不同的金属间化合物层:层Ⅰ主要由α-Mg+β-Mg_(17)Al_(12)共晶组织和少量的MgAl_2O_4相组成,层Ⅱ主要由Fe_2Al_5金属间化合物组成。此外,结合界面的硬度明显高于镁合金基体AZ91D的硬度,层Ⅰ和层Ⅱ的平均硬度分别为HV158和HV493。镁合金AZ91D/镀铝钢0Cr19Ni9界面的剪切强度高于镁合金AZ91D/裸钢0Cr19Ni9界面的剪切强度,这证明在液-固复合铸造过程中铝涂层能提高镁合金AZ91D和钢0Cr19Ni9之间的结合强度。     

料浆法Si0，基陶瓷涂层制备及性能研究

为了提高1Cr18Ni9钢基体的耐蚀性和耐磨性,扩大其在工业中的应用范围,采用料浆法在不锈钢基体上制备具有保护性的SiO2基陶瓷涂层.并对涂层进行相结构及显微组织分析,结果表明:涂层与基体结合良好,且涂层中有新相生成.腐蚀试验和磨损试验证明,采用本工艺在1Cr18Ni9钢表面涂覆陶瓷层能大幅度提高基体的耐蚀性和耐磨性,对生产实践有一定的指导意义.     

YL12/Cu/0Cr18Ni9Ti异种材料扩散连接接头微观分析

选取纯铜箔作过渡层,采用真空热压扩散工艺,在加热温度480～500 ℃、压力10 MPa、真空度1.0×10-2Pa工艺条件下,制备了变形铝合金LY12和不锈钢0Cr18Ni9Ti双金属复合材料.利用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射(XRD)、显微硬度(HV)等测试分析方法对双金属复合材料的两个连接界面及基体进行组织及性能分析.结果表明不锈钢-纯铜界面形成了宽为1.5 μm的互扩散区,但其过渡区无金属间化合物生成;铝/铜界面生成了宽约35 μm的扩散过渡区,过渡区的相组成为金属间化合物Al4Cu9,Al2Cu.     

铝/镀银层/钢的扩散钎焊及界面化合物的生长行为

采用扩散钎焊方法对6063铝合金/镀银层/1Cr18Ni9Ti不锈钢进行焊接,探讨焊接界面金属间化合物的生长行为。结果表明:钎缝中靠近不锈钢一侧为Fe-Al金属间化合物层,靠近铝合金一侧主要是Ag(Al)固溶体,中心区域由Ag-Al化合物和Ag(Al)固溶体混合而成;随着低温扩散保温时间的延长,化合物层厚度随之增加,Ag在铝合金一侧富集出现晶界渗透现象;钎缝中首先产生Ag-Al金属间化合物,之后共晶液相中的Al原子穿越Ag-Al金属间化合物层和残余镀银层扩散至不锈钢一侧,与Fe原子生成Fe-Al金属间化合物;在任意给定的扩散钎焊低条件下,可以对化合物层厚度进行初步估算。     

以真空熔敷为先导的钢/铝扩散连接

采用真空熔敷法在304不锈钢表面制备Cu-Ni涂层,然后以Cu-Ni涂层为中间层,扩散连接304不锈钢与6063铝合金。利用光学显微镜、SEM及EDS,研究了不锈钢/Cu-Ni涂层/铝合金接头的界面显微组织特征及成分分布。结果表明,与不锈钢母材熔合的Cu-Ni涂层中,形成了宽约4μm的Fe、Cr、Ni元素扩散带;与Cu-Ni涂层扩散结合的铝母材中则形成了两层化合物,靠近结合线的化合物层厚约1μm,主要由CuAl2和CuAl组成;远离结合线的化合物层厚约3μm,主要由CuAl2组成;没有在铝合金母材中检测到Ni原子。Al原子扩散进入Cu-Ni涂层的距离约3μm。     

扩散连接Al/Cu/0Cr18Ni9Ti复合材料界面生长机理研究

采用真空热压扩散连接法制备出冶金结合的钢铜铝复合材料,采用电解腐蚀法对所制备的复合材料从铜侧进行分层腐蚀,并结合扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)对所腐蚀德连接界面的各个扩散层进行了形貌、成分、相分析.结果表明铜/铝界面,从铜侧到铝侧以次为铝在铜中的固溶体,Cu9Al4和CuAl2;不锈钢/铜界面为铜在不锈钢中的固溶体.研究得到了适用于本实验条件下的铝铜金属间化合物生长方式.     

热处理对铝/镁合金复合板连接界面组织和性能的影响

对爆炸焊接方法制备的铝/镁合金复合板进行不同温度的后续退火处理。分别采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电子背散射衍射仪(EBSD)对复合板接合界面的扩散层成分、物相以及组织形貌特征进行了分析。结果表明:随着退火温度的升高,复合板接合界面镁铝金属间化合物扩散层的厚度呈增大的趋势;扩散层由两层组成,分别为靠近镁合金一侧的Mg_(17)Al_(12)相金属间化合物层和靠近铝合金一侧的Mg_2Al_3相金属间化合物层;Mg_(17)Al_(12)相扩散层的组织形貌呈现柱状晶形态,而Mg_2Al_3相扩散层呈现细小的等轴晶形态。对复合板进行拉伸试验分析,结果表明:随着退火温度的升高,复合板的抗拉强度呈现下降的趋势,而伸长率呈现逐渐增大的趋势;退火铝/镁合金复合板的失效断裂路径为沿着Mg_(17)Al_(12)相扩散层及Mg_2Al_3相扩散层的接合界面。     

304不锈钢基体表面高温陶瓷涂层的制备及性能研究

采用热化学反应喷涂法在304不锈钢基体表面制备了Al_2O_3非梯度陶瓷涂层(记为1~#涂层)和Ni Cr Al Y/Al_2O_3梯度陶瓷涂层(记为2~#涂层),使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对该涂层的微观形貌、物相变化进行表征;描述了涂层的高温氧化动力学曲线,对涂层的热震性能进行分析。结果表明,喷涂Al_2O_3陶瓷料浆能有效填补Ni Cr Al Y喷涂层产生的裂纹,涂层与金属基体之间呈冶金结合,α-Al_2O_3和金红石型Ti O_2是陶瓷涂层耐高温的主体晶相结构。2~#涂层表现出最佳的抗高温氧化性能和抗热震性能。     

Super304H钢表面铝扩散涂层的组织结构和抗蒸汽氧化性能

目的以Super304H钢为基体制备铝扩散涂层,提高其抗蒸汽氧化性能。方法通过料浆渗铝的方法在Super304H表面制备铝扩散涂层,采用不连续称重法对渗铝Super304H在650℃纯水蒸气中的氧化动力学进行研究,并使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对铝扩散涂层以及氧化膜的物相组成和微观组织结构进行表征和分析。结果渗铝过程中,料浆层中的Al向Super304H基体内扩散,而基体中的Fe向外扩散,形成接近化学平衡配比的FeAl外层和贫Al的FeAl中间层。Al不断通过FeAl层向奥氏体(γ)基体中扩散,使得基体中Al的浓度升高,当Al的浓度增加至临界值时,导致局部区域析出NiAl,后者的形核和长大进一步加剧其周围基体中Ni的贫化。随着γ基体中Ni元素含量的持续降低及Al含量持续升高,γ基体将变得不稳定,并逐步转变为铁素体(α-Fe),最终形成由α-Fe和弥散分布其中的NiAl相组成的互扩散层。在FeAl中Cr元素和水蒸气分子的共同作用下,铝扩散涂层在650℃纯水蒸气中形成连续致密且与基体结合紧密的α-Al_2O_3膜,显著地降低了Super304H的氧化速率。结论采用料浆渗铝法,可在Super304H钢表面制备出三层结构的铝扩散涂层,由外到内依次为FeAl外层、贫Al的FeAl中间层、由α-Fe和弥散分布其中的NiAl组成的互扩散层。这种结构的铝扩散涂层在650℃纯水蒸气中可形成α-Al_2O_3膜,降低Super304H的氧化速率,提高其抗蒸汽氧化性能。     

热化学反应法制备Al_2O_3基陶瓷涂层的组织与性能

采用热化学法在1Cr18Ni9钢表面制备Al_2O_3基陶瓷涂层,利用SEM、EDS等微观分析仪器研究了结合层的微观形貌、成分及组织结构,利用浸泡腐蚀实验检测了涂层的耐蚀性。结果表明,涂层致密均匀,与基体发生了化学反应,陶瓷涂层的存在有效的提高了1Cr18Ni9钢的抗酸、碱腐蚀能力。     

AZ31与纯铝异种材料TIG填丝焊接研究

采用TIG焊在纯铝板上焊接AZ31焊丝以及采用AZ31作为填充物对镁、铝金属进行对接焊。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计等试验设备,分别对熔敷层和焊接接头的力学性能进行观察、试验及分析。结果表明,在纯铝板上熔敷AZ31焊丝时,铝元素向镁基体中扩散,晶粒长大形成均匀的树枝晶,沿着垂直于熔合区方向生长,镁铝元素的相互扩散形成Al_3Mg_2金属间化合物。采用AZ31焊丝焊接时,过渡区形成Mg_(17)Al_(12)和Al_3Mg_2金属间脆性化合物,该化合物会降低焊接区界面强度,容易产生断裂。