目的在奧氏體不銹鋼鍋爐管內(nèi)壁制備抗高溫蒸汽氧化涂層。方法采用料漿法在鍋爐過/再熱器用小口徑Super304H不銹鋼鍋爐管內(nèi)壁制備鋁化物涂層,研究了鋼管熱處理制度范圍內(nèi)制備工藝（時間、溫度）對涂層結(jié)構(gòu)、成分和相組成的影響規(guī)律,同時基于擴散定律建立了涂層結(jié)構(gòu)的預測模型。結(jié)果鋁化物涂層厚度約為30～150μm,與基體冶金結(jié)合良好。涂層為雙層結(jié)構(gòu),外層由（Fe,Ni）Al（Cr）相、Cr_xSi_y相以及少量Fe₃Al相組成,互擴散層（IDZ）由（Fe,Ni）Al相、Cr_xSi_y相、點狀M₆C碳化物相和針狀TCP相組成。涂層的制備溫度和保溫時間對互擴散層厚度變化影響顯著,其隨時間和溫度的變化曲線近似滿足拋物線規(guī)律。管材熱處理制度范圍內(nèi)的溫度過高,易減小涂層外層厚度。結(jié)論在匹配Super304H鍋爐管熱處理工藝的基礎(chǔ)上,采用料漿法在小口徑Super304H鍋爐管內(nèi)壁獲得了雙層結(jié)構(gòu)的鋁化物涂層�；贔ick第二擴散定律建立了涂層結(jié)構(gòu)控制的預測模型,擬合結(jié)果與實驗實測數(shù)據(jù)吻... 

【文章來源】：表面技術(shù). 2020,49(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

涂層制備示意圖

在料漿法制備鋁化物涂層過程中，制備工藝參數(shù)的變化顯著影響了涂層整體厚度及鋁原子含量，但涂層的組織、結(jié)構(gòu)及形成過程差異不大。以N5樣品涂層截面為例，分析料漿法滲鋁涂層的微觀結(jié)構(gòu)和成分組成。圖2所示即為采用料漿法，在950℃下燒結(jié)4 h后，Super304H鍋爐管內(nèi)壁形成的涂層截面形貌及線掃描結(jié)果。由圖可知，涂層由內(nèi)、外兩層結(jié)構(gòu)組成，涂層組織致密，厚度均勻，與基體冶金結(jié)合良好。內(nèi)層為互擴散層（IDZ），層內(nèi)析出大量點狀碳化物相和針狀的TCP相（拓撲密堆相，Topologically Closepacked Phases）。線掃描結(jié)果可以看出，雙層結(jié)構(gòu)的涂層層次感分明，隨著涂層向基體方向的不斷深入，Al原子含量呈梯度依次降低，直至合金基體內(nèi)部。同時，涂層中發(fā)現(xiàn)了一定濃度的Fe、Cr等基體合金中的原子，且Fe、Cr原子濃度由外向內(nèi)逐漸增加。由此可見，在涂層形成過程中，出現(xiàn)了料漿中的Al原子向合金基體的擴散以及基體原子Fe、Cr向涂層外層擴散的原子相互遷移行為，該過程將在外層涂層和基體之間形成明顯的互擴散區(qū)，且互擴散區(qū)的厚度及Al原子含量隨著工藝參數(shù)的變化而變化。2.2 燒結(jié)工藝對鋁化物涂層形成的影響規(guī)律

圖3為950℃下分別燒結(jié)1、2、4 h后，不銹鋼管內(nèi)表面形成的鋁化物涂層HDBSD截面形貌。由圖可知，與圖2涂層結(jié)構(gòu)類似，涂層均為雙層結(jié)構(gòu)，隨著燒結(jié)時間的延長，涂層厚度明顯增加，且合金表面互擴散層（IDZ區(qū)）的碳化物和TCP相數(shù)量增多、尺寸增大。X射線（圖4）和EDS（表2）結(jié)果表明，涂層外層主要由(Fe,Ni)Al(Cr)相和少量的CrxSiy相組成，內(nèi)層主要由(Fe,Ni)Al+Fe和少量的CrxSiy相，以及針狀AlN相和點狀析M6C碳化物相組成。另外，當燒結(jié)溫度達到4 h后，涂層外層出現(xiàn)了Fe3Al相。圖4 不同燒結(jié)時間下所得N3、N4、N5樣品鋁化物涂層XRD物相分析

【參考文獻】：
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