机械能助渗铝工艺与渗层性能研究

研究了机械能助渗铝的温度、时间和活性剂含量对渗铝层形貌、厚度、结构、硬度和耐蚀性等性能的影响,并与传统的粉末渗铝进行了比较。试验结果表明,机械能助渗铝层表面呈颗粒状,渗铝层由Fe2Al5相和少量的Fe3Al相组成,硬度达988 HV。在400~700℃、2~4 h的范围内机械能助渗铝,渗层厚度随渗铝温度的升高和渗铝时间的延长而明显增大。渗铝层的耐蚀性随渗铝温度的升高而提高,但随渗铝时间的延长呈现出先提高后降低的趋势,由600℃、3 h工艺获得的渗铝层的耐蚀性最好。采用机械能助渗铝工艺,尤其是较低温度（450~650℃）和较短时间（2.5~4.5 h）获得的渗层的厚度明显大于传统的粉末渗铝层。     

沉淀硬化不锈钢机械能助渗铝工艺研究

通过机械能助渗铝工艺,实现了对沉淀硬化不锈钢的低温渗铝.在500℃渗铝 10h,得到厚约11μm的均一渗铝层.通过力学性能检测及显微硬度分析对渗铝层进行研究,发现可以在保证基体材料的力学性能基本无损耗的情况下,渗层硬度是基体材料的2倍以上.     

机械能辅助渗铝工艺及渗铝层性能研究

机械能辅助渗铝是将机械能与热能相结合一种新渗铝工艺,可以将渗铝温度降低到560～650 ℃.本文通过实验对机械能辅助渗铝工艺进行了研究,对主要工艺参数进行了优化,获得了组织致密、渗层厚度≥60 μm、以Fe2Al5相为主要组成相的渗铝层,并研究了渗铝钢的抗高温氧化性能及机械性能.     

机械能助Al-Zn-Cr共渗工艺及渗层组织

采用机械能助渗技术,在600℃温度下对20钢进行Al-Zn-Cr共渗试验。利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等仪器,分析合金元素铬对渗层组织共渗速率的影响,分析助渗时间对渗层组织的影响,测定铬在渗层中的分布,以及铬含量对渗层厚度的影响。结果表明:在机械能助Al-Zn-Cr共渗的研究中,铬含量的增加促进了渗层厚度的增加,而铬在渗层中分布相对均匀,无富集现象。在相同助渗时间下,铬含量的增加,促进了共渗速率的提高,促使渗层组织由单一的铁铝渗层组织转变为铁铝、铁锌多层渗层组织。在同一渗剂配比条件下,助渗时间的延长,促进Fe-Zn相形成,Fe-Al相减少。在助渗条件为600℃、3 h、5%Cr时,渗层为α-Fe(富锌)、Fe_3Zn_(10)、FeZn_7、FeAl等相组成的多层组织,而且相对致密;渗层兼顾抗氧化性和阴极保护作用。     

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.     

机械能助渗锰的研究

用扫描电镜、X射线衍射仪和自制的机械能助渗装置 ,研究了机械能助渗锰剂、工艺及渗锰层组织、结构。将渗锰温度由常规化学热处理的 10 0 0℃降低到 30 0℃。在 30 0℃× 1h扩渗可得到 10～ 2 0 μm渗锰层。机械能助渗锰层是黑白相间的表面层和黑色带两部分组成 ,表面层是α Fe加 β FeMn4 或屈氏体与β FeMn4 组成     

机械能助渗的基本规律及其发展前景

根据以往的试验结果，归纳出机械能助渗的一般规律。机械能助渗遵循化学热处理的基本规律，是一个分解、吸附及扩散过程。但是，由于运动粒子动能激活表面点阵原子，形成空位等点阵缺陷，将纯热扩散的点阵扩散变为点阵缺陷扩散，使扩渗温度大幅度降低，扩渗时间显著缩短，这是机械能助渗的特殊规律。机械能助渗节能效果十分显著，热处理畸变量小，产品质量高，设备投资少，可实现渗金属、渗碳、渗氮等几乎全部化学热处理，可能成为21世纪化学热处理的主要工艺。     

机械能助Zn-Al共渗

介绍了机械能助Ｚｎ－Ａｌ共渗,用开发研制的Ｚｎ－Ａｌ共渗剂,在渗锌的温度下实现了Ｚｎ－Ａｌ共渗,４２０℃＊ｈ可得到大于４０μｍ的Ｚｎ－Ａｌ共渗层,共渗层组织与渗锌层相近,约含质量分数５０％锌,含５％铝,共渗层是由ＦｅＺｎ４和少量ＦｅＡｌ３相组成。研制的Ｚｎ－Ａｌ共渗剂的松装比容太,耗锌量少,是取代热镀锌、热镀锌铝的良好新技术。     

机械能助渗铜的研究

利用扫描电镜、能谱仪、Ｘ射线衍射仪以及自行设计制造的机械能助渗装置和自己开发的渗铜剂,研究了机械能助渗铜工艺及其组织结构。将渗铜温度由常规的１１００℃降低到４２０～４６０℃,保温时间由４～８ｈ减少到１～２ｈ,节能效果十分显著。渗铜层由断续（有时连续）岛状白亮层、黑色中间层和紧靠基体的白亮层组成。渗层中白色组织为溶解少量铁的铜固溶体,黑色组织为屈氏体。     

机械能助渗硅的研究

开发研究了机械能助渗硅工艺 ,将渗硅温度由常规工艺的 950～ 1 0 50℃降低到 480～ 540℃。用自己研制的渗硅剂 ,在540℃× 4h得到 60 μm的渗硅层。渗硅层表面硬度为 70 0HV0 .1 ,由外向里 ,逐渐降低到其基体硬度。渗硅层表面为Fe3Si相 ,组织致密 ,未发现明显的孔隙 ,能实现无孔渗硅 ,满足耐蚀性要求。渗硅层的硅含量 (质量分数 )为 1 8%左右 ,略高于常规工艺所得渗层的硅含量。机械能助渗硅的渗硅温度低 ,渗硅时间短 ,节能效果十分显著 ,产品质量明显提高 ,且设备投资少 ,原料来源广泛 ,成本低廉 ,将为渗硅在耐蚀性方面的应用提供广阔的前景。     

耐热钢HP40Nb的中温粉末法渗铝及其抗渗碳特性

以铝铁为供铝剂、氯化氨为活化剂、碳化硅为填充剂,研究了耐热钢HP40Nb在800～900℃间的粉末法渗铝特性,采用固体强化渗碳方式来研究不同状态试样的抗渗碳能力。研究表明:渗层表面质量很高,渗层与基体结合良好,渗层主要由沉积区和过渡区两部分组成,较之高温渗铝,渗层厚度较薄;采用直流电场增强法对HP40Nb粉末法渗铝渗层相组成种类影响不大,但能使其800℃时的渗铝速度提高近7倍。所试验渗铝层在1000℃强化渗碳条件下表现出优良的抗渗碳特性。     

CeO2改性渗铝层及其氧化性能研究

低碳钢上复合电镀Ni-CeO2后,经过900℃扩散渗铝6h后制备CeO2改性的渗铝层,用相同工艺在低碳钢、单镍镀层上直接渗铝作为对比,进行了各种渗层在900℃下的氧化性能实验.实验结果表明,CeO2改性的渗铝层的氧化增重量较小,说明其抗氧化性能较好.利用电子显微镜及金相显微镜对氧化后的试样进行分析表明,三种渗铝层在氧化后表面都能形成氧化铝膜,而CeO2的渗铝试样氧化后表面的颗粒细小均匀,氧化铝膜薄而致密.     

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。     

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。     

不锈钢表面振动冲击加速渗铝工艺研究

研究了利用喷丸加速制备涂层技术,对1Cr18Ni9Ti不锈钢分别进行600℃×4、6和8 h渗铝处理,研究了1Cr18Ni9Ti试样的单位面积增重、Al涂层厚度、主要元素沿涂层截面的分布;并将不同温度下获得的铝化物涂层与空白试样一起进行了高温氧化测试实验(900℃×100 h)。结果表明,在较低的温度600℃和较短的时间4 h,可以在1Cr18Ni9Ti钢基体上形成35μm厚的铝化物涂层;但抗氧化性能测试结果却表明,振动渗制处理6 h获得的铝化物涂层性能优于处理4 h和8 h的涂层。     

钢板连续热镀铝硅机组及其生产工艺

镀铝钢板具有良好的耐热抗氧化性,优异的耐腐蚀性和热反射性,在汽车、家电和新能源领域获得了广泛的应用。为了满足国内市场对镀铝钢板的需求,中国钢研集团与中彩集团合作在无锡建成了一条钢板连续热镀铝硅机组。本文介绍了该机组的主要技术参数、工艺流程,对机组的关键工艺设备,即带钢清洗段、还原退火炉、镀锅、镀层控制和镀后冷却系统等的结构及参数进行了详细描述,并介绍了机组投产后的运行情况。