304薄膜離子液體鍍鋁制備Fe-Al化合物的組成結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、鋁化物涂層表面氧化物致密，具有優(yōu)良的抗氧化性、抗硫化性，以及一定的高溫耐腐蝕性能，因此被廣泛用于航空航天領(lǐng)域、核反應(yīng)堆、火力發(fā)電廠、石油化工設(shè)備等領(lǐng)域。Fe-Al合金涂層是鋁化物涂層具有代表性的一種，它除了具備鋁化物涂層的優(yōu)良抗氧化性能外，還具有其獨(dú)特的性能，如阻氚性能。傳統(tǒng)的包埋滲鋁和熱浸鍍鋁方法，一般需要在高溫下進(jìn)行，而高溫條件會影響基體的綜合力學(xué)性能。
　　 雖然存在低溫方法，如低溫滲鋁、低溫?zé)峤冧X，可以制備出鐵鋁化合物

2、涂層，但制備出來的是混合相，不能簡單地通過X射線衍射分析進(jìn)行相區(qū)分，所以需要制備出單層鐵鋁化合物，結(jié)合更為精密的透射電子顯微分析進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)的觀察。為了能夠得到便于透射電鏡觀察的樣品，需要在不銹鋼薄膜上進(jìn)行鋁化物的制備，從而能夠得到非常薄的樣品。
　　 通過在摩爾比為2:1的AlCl3-EMIC(氯化1-甲基3-乙基咪唑)離子液體中，304薄膜表面進(jìn)行電沉積鋁，得到三種特定的鐵鋁厚度比(分別符合FeAl相、FeAl2相、Fe2A

3、l5相的組成)的樣品，再經(jīng)過低溫?zé)崽幚?，能夠獲得位于特定相區(qū)的鐵鋁化合物。采用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、能譜分析、透射電子顯微鏡、X射線衍射手段，研究了熱處理后不同鐵鋁厚度比的鐵鋁化合物的相組成和結(jié)構(gòu)，確定熱處理后樣品的相組成分別為FeAl相、FeAl2+Al2Fe相、Fe2Al5相。通過分析固溶合金元素Cr，Ni，Mn對晶體結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明：合金元素會對Fe-Al合金相的晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生晶格畸變，從而導(dǎo)致其晶胞參數(shù)發(fā)生變化，在XRD

4、上體現(xiàn)為衍射峰的偏移，在SEM上體現(xiàn)為形貌上的差異。
　　 此外，還對得到的鐵鋁化合物進(jìn)行力學(xué)性能和氧化性能的研究。力學(xué)性能測試，采用努氏硬度計進(jìn)行檢測。結(jié)果表明：在一定的鋁含量范圍內(nèi)，鋁含量越高的鐵鋁化合物，其硬度相對越高，其韌性相對較差。氧化性能測試包括氧化實驗、表面氧化物狀態(tài)檢測以及抗氧化性判斷。氧化實驗條件是在空氣氣氛中，740℃下長時間氧化100 h。通過掃描電子顯微鏡、能譜分析、X射線衍射手段對氧化后樣品表面進(jìn)行分析