發(fā)布時(shí)間：2017-09-27 05:26

  本文關(guān)鍵詞：AM355不銹鋼機(jī)械能助滲鋁涂層的制備及組織性能研究

  更多相關(guān)文章： AM355鋼 機(jī)械能助滲 滲鋁涂層 耐磨性 抗氧化性 耐蝕性

【摘要】：AM355鋼最終時(shí)效處理溫度較低(一般在600℃以下),為了提高材料的抗氧化、耐磨耐蝕等性能而又能保持材料原有的優(yōu)異機(jī)械性能,同時(shí)提高生產(chǎn)效率、節(jié)能降耗,本文采用機(jī)械能助滲鋁工藝在AM355鋼表面低溫快速制備了鋁化物涂層。通過掃描電鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)、X-射線衍射儀(XRD)等分析手段,研究了不同滲鋁溫度和保溫時(shí)間、不同滾筒轉(zhuǎn)速和裝爐量對(duì)滲鋁涂層組織形貌、化學(xué)成分及含量、物相構(gòu)成的影響。并采用硬度計(jì)、高溫磨損試驗(yàn)機(jī)、PARSTAT 2273電化學(xué)工作站等,研究了滲鋁涂層的顯微硬度、耐磨性能、抗中溫氧化和耐蝕性能。通過分析研究,得到以下結(jié)論:(1)不同滲鋁溫度制備的滲鋁涂層主要含有Fe2Al5、FeAl3和Al13Fe4等富鋁化合物相結(jié)構(gòu),不同保溫時(shí)間制備的滲鋁涂層主要由Fe2Al5和FeAl3相構(gòu)成。(2)不同滲鋁工藝制備的滲鋁涂層均為單層結(jié)構(gòu),且鋁含量都在60 at%以上。滲鋁涂層的厚度隨著滲鋁溫度的升高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)而呈類拋物線增加,其中500℃×10 h時(shí)涂層厚度達(dá)21μm左右,550℃×1 h時(shí)涂層厚度約為20μm。機(jī)械能助滲鋁工藝滾筒內(nèi)需要留有足夠空隙,保證復(fù)合粉劑間及其與試樣的相對(duì)摩擦沖擊。其中550℃×5 h且滿裝爐時(shí),滲鋁涂層厚度僅為11μm左右。(3)與未處理的基體材料AM355鋼相比,經(jīng)(500~600)℃×10 h和550℃×(0.5~5)h熱處理后的試樣強(qiáng)度在5%以內(nèi)變化,硬度也相差很小,即對(duì)基體材料的力學(xué)性能基本無明顯影響,采用這個(gè)滲鋁溫度段和保溫時(shí)間段具有生產(chǎn)價(jià)值;經(jīng)650℃×10 h處理后,材料的強(qiáng)度、硬度明顯降低,不適合作為AM355鋼低溫滲鋁熱處理工藝。(4)不同滲鋁工藝制備的滲鋁涂層表面顯微硬度基本都在900 HV0.1以上,且隨滲鋁溫度和滾筒轉(zhuǎn)速的升高先增加后減小,隨保溫時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大。其中,600℃×10 h時(shí)涂層顯微硬度最大約為1104 HV0.1。當(dāng)滲鋁涂層達(dá)到一定厚度以后,可以提高材料的耐磨性能;其中550℃×5 h滲鋁試樣磨損體積和磨損深度最小,磨損體積約為表面光滑的基體材料的1/5。(5)不同滲鋁溫度和轉(zhuǎn)速制備的滲鋁試樣在400℃氧化800 h后,其氧化動(dòng)力學(xué)曲線呈拋物線規(guī)律,其平均氧化速率遠(yuǎn)低于0.1 g·m-2·h-1水平;氧化800 h后,滲鋁涂層表面形貌沒有明顯變化,且沒有氧化皮脫落的現(xiàn)象,在中溫條件下屬于完全抗氧化等級(jí)。(6)滲鋁處理后試樣在3.5%NaCl溶液中的腐蝕速率較低,具有較好的耐蝕性能。其中,不同滲鋁溫度和保溫時(shí)間處理后的試樣中,滲鋁工藝為650℃×10 h和550℃×0.5 h時(shí),涂層耐蝕效果較好。采用機(jī)械能助滲鋁工藝有利于提高滲鋁涂層的耐蝕性能,其中經(jīng)5 r/min和裝爐量為55%的滲鋁試樣的耐蝕性較好。(7)機(jī)械能助滲鋁工藝能夠加速滲鋁涂層的形成,并有細(xì)化涂層和促進(jìn)涂層晶粒緊密生長(zhǎng)的效果。機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)增加了復(fù)合粉劑顆粒間及其與試樣的相互摩擦沖擊,促進(jìn)了活性原子的生成及傳遞;活化了試樣表面,增強(qiáng)了對(duì)活性原子的吸附能力;促進(jìn)了活性原子在試樣表面富集,增加了活性原子與試樣的接觸幾率。
【關(guān)鍵詞】：AM355鋼 機(jī)械能助滲 滲鋁涂層 耐磨性 抗氧化性 耐蝕性
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 引言9
• 1.2 鐵鋁化合物涂層9-12
• 1.2.1 涂層的組織結(jié)構(gòu)10-11
• 1.2.2 涂層的性能及運(yùn)用11-12
• 1.3 滲鋁技術(shù)的發(fā)展12-14
• 1.3.1 普通滲鋁工藝12-13
• 1.3.2 低溫滲鋁技術(shù)13-14
• 1.4 機(jī)械能助滲的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.4.1 機(jī)械能助滲過程14-15
• 1.4.2 機(jī)械能助滲技術(shù)的發(fā)展15-17
• 1.5 選題意義及研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法18-26
• 2.1 試驗(yàn)材料及設(shè)備18-20
• 2.1.1 試驗(yàn)材料18
• 2.1.2 試驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)18-20
• 2.2 涂層的制備20-22
• 2.2.1 滲劑成分的優(yōu)化選擇20
• 2.2.2 試驗(yàn)工藝路線20-21
• 2.2.3 不同滲鋁溫度制備滲鋁涂層21
• 2.2.4 不同保溫時(shí)間制備滲鋁涂層21-22
• 2.2.5 不同轉(zhuǎn)速和裝爐量制備滲鋁涂層22
• 2.3 滲鋁涂層組織結(jié)構(gòu)觀察22-23
• 2.3.1 顯微組織及元素成分分析22
• 2.3.2 物相結(jié)構(gòu)分析22-23
• 2.4 滲鋁涂層性能測(cè)試23-26
• 2.4.1 滲鋁涂層力學(xué)性能測(cè)試23-24
• 2.4.2 滲鋁涂層抗中溫氧化性能測(cè)試24-25
• 2.4.3 滲鋁涂層電化學(xué)性能分析25-26
• 第3章 不同溫度和時(shí)間制備滲鋁涂層組織結(jié)構(gòu)及性能研究26-52
• 3.1 不同溫度對(duì)滲鋁涂層組織結(jié)構(gòu)的影響26-32
• 3.1.1 表面形貌分析26-28
• 3.1.2 物相結(jié)構(gòu)分析28-29
• 3.1.3 截面形貌及元素成分分析29-32
• 3.2 不同保溫時(shí)間對(duì)滲鋁涂層組織結(jié)構(gòu)的影響32-38
• 3.2.1 表面形貌分析32-34
• 3.2.2 物相分析34-36
• 3.2.3 截面形貌及元素成分分析36-38
• 3.3 不同滲鋁溫度和保溫時(shí)間對(duì)基體材料力學(xué)性能的影響38-41
• 3.3.1 不同滲鋁溫度對(duì)基體材料力學(xué)性能的影響39-40
• 3.3.2 不同保溫時(shí)間對(duì)基體材料力學(xué)性能的影響40-41
• 3.4 不同溫度和時(shí)間對(duì)滲鋁涂層力學(xué)性能的影響41-45
• 3.4.1 顯微硬度分析41-43
• 3.4.2 耐磨性能測(cè)試43-45
• 3.5 不同滲鋁溫度對(duì)滲鋁涂層抗中溫氧化性能的影響45-48
• 3.6 不同滲鋁溫度和時(shí)間對(duì)滲鋁涂層耐蝕性能的影響48-50
• 3.7 本章小結(jié)50-52
• 第4章 不同轉(zhuǎn)速和裝爐量制備滲鋁層組織結(jié)構(gòu)及性能的研究52-67
• 4.1 不同轉(zhuǎn)速對(duì)滲鋁涂層組織結(jié)構(gòu)的影響52-56
• 4.1.1 表面形貌分析52-54
• 4.1.2 截面形貌及元素成分分析54-56
• 4.2 不同裝爐量對(duì)滲鋁涂層組織結(jié)構(gòu)的影響56-59
• 4.2.1 表面形貌分析56-57
• 4.2.2 截面形貌及元素成分分析57-59
• 4.3 不同轉(zhuǎn)速對(duì)滲鋁涂層力學(xué)性能的影響59-61
• 4.3.1 顯微硬度分析59-60
• 4.3.2 耐磨性能測(cè)試60-61
• 4.4 不同轉(zhuǎn)速對(duì)滲鋁涂層抗中溫氧化性能的影響61-63
• 4.5 不同轉(zhuǎn)速和裝爐量對(duì)滲鋁涂層耐蝕性能的影響63-65
• 4.6 本章小結(jié)65-67
• 第5章 機(jī)械能助滲快速制備鋁化物涂層機(jī)理分析67-75
• 5.1 機(jī)械助滲鋁工藝宏觀效果67-69
• 5.2 機(jī)械能助滲鋁涂層快速形成機(jī)理69-74
• 5.2.1 對(duì)復(fù)合粉劑的活化作用69-71
• 5.2.2 對(duì)試樣表面活化作用71-72
• 5.2.3 活性鋁原子的傳遞72
• 5.2.4 機(jī)械能助滲鋁涂層形成過程72-74
• 5.3 本章小結(jié)74-75
• 第6章 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明81-82
• 致謝82-83

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