扩散性铝化物涂层及制备工艺.doc

------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————扩散性铝化物涂层及制备工艺武汉理工大学硕士学位论文高温铝化物扩散涂层是在 20 世纪 50 年代发展起来的, 到目前仍被广泛应用, 并占整个高温防护涂层的 90% 。制备铝化物涂层的扩散渗铝工艺成熟,方法多样化。在镍基合金上应用最广的渗铝方法有: 固体粉末渗铝, 料浆法渗铝。下面简要介绍固体粉末渗铝、料浆渗铝、气相渗铝三种工艺的原理。 1 固体粉末渗铝[11] 在耐热钢容器中, 将样品包装于扩散剂之中, 渗剂由金属铝粉末或富 Al的 FeAl 合金粉末, 活化物质( 如卤族化合物) 及填料( 氧化铝)混合组成,用氢或氢气作保护气体,按规定的时间进行热扩散处理。以钢的渗铝为例来说明渗铝的原理。渗铝过程中发生如下系列反应: 2NH4Cl=2HCl+N2+3H2 6HCl+2Al=2AlCl3+3H2 Fe+AlCl3=FeC13+[Al] 即在高温下, NH4Cl 分解释放出 HCl 气体、 HCl 和铝粉或 FeAl 粉中的铝反应形成气态 AlCl3 。 AlCl3 扩散向渗件表面,并和基体元素铁反应,铝原子被置换出来. 反应式在通常情况下几乎不会发生,但在金属表面有催渗剂的条件是有可能发生的。一般常见的渗铝温度为 850 ℃~ 1050 ℃。温度太低, 渗铝速度会------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————急剧下降; 温度太高, 则渗铝件的晶粒急剧长大而使材料的机械性能变差。渗铝层的厚度可通过调整渗铝时间和温度来控制。但是, 为获得较厚的渗层, 延长渗铝时间远没有提高温度那样效果显著, 因为在保温一定时间后, 合金表面的铝己达到饱和状态, 此后渗铝层的厚度将完全取决于铝的扩散速度, 即使再延长时间, 渗铝层厚度也不会有很大的增加[12] 。固体粉末渗铝的优点是: 设备简单,操作方便,特别适用于机械的零部件;其缺点是: 渗剂容易被氧化,工件尺寸受限制,对工件表面粗糙度有一定影响。 2 料桨法渗铝[13][14] 料浆法(slurry process) 将渗铝剂和粘结剂配制成料浆,涂在工件表面, 烘干后在真空或氢气保护下进行高温扩散处理。高温扩散处理温度一般在 1000 ℃~ 1200 ℃。用铝活度高的料浆得到向里扩散型涂层,铝活度低时得到向外扩散型 1 武汉理工大学硕士学位论文铝化物涂层。机理与固体粉末法类似, 但因其有不受工件尺寸限制,可以在形状复杂的工件表面涂覆铝化物涂层. 根据渗层形成的原理, 料浆渗铝可分为熔烧型和扩散型两种。熔烧型的料浆只用铝粉作渗剂, 不加活化剂, 其渗铝原理与液体法相同。扩散型的渗铝剂中需有氧化铝粉及活化剂,其渗铝原理与固体法相同。此次在 K4l7 合金表面制备的渗 Al 涂层属于无机盐料浆涂层,属-------------------