AM355不銹鋼機(jī)械能助滲鋁涂層的制備及組織性能研究.pdf

1、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)、PA

2、RSTAT2273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)間的延長而呈類拋

3、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，即對基體材料的力學(xué)性能基本無明顯影

4、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

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。
　　(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

6、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)了對活性原子的吸附能力