熱浸滲鋁球墨鑄鐵滲層形成機(jī)理及抗氧化性能研究.pdf

1、對球墨鑄鐵進(jìn)行熱浸滲鋁可以顯著地提高球墨鑄鐵的抗高溫氧化及耐腐蝕性能，與鋁、硅、鉻系耐熱鑄鐵相比，該工藝成本低廉，在石油化工、鍋爐配件等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本論文以QT400-18球墨鑄鐵為基體材料，研究了滲鋁溫度、時間等熱浸滲鋁工藝參數(shù)對球墨鑄鐵材料滲鋁層厚度的影響；系統(tǒng)分析了滲鋁層形成機(jī)理；并討論了滲鋁層的抗高溫氧化性能。
　　利用統(tǒng)計學(xué)軟件DPS、SPSS建立了滲鋁層厚度與熱浸滲鋁溫度和時間兩個參數(shù)的回歸方程；

2、同時建立了合金層厚度與熱浸滲鋁過程的滲鋁溫度和時間以及后續(xù)擴(kuò)散過程的擴(kuò)散溫度和時間這四個參數(shù)之間的回歸方程，并結(jié)合金相分析確定合金層厚度方面的最佳工藝參數(shù)：熱浸滲鋁溫度為750℃～780℃熱浸滲鋁時間為10min；擴(kuò)散處理溫度為1000℃～1150℃；擴(kuò)散處理時間為3～4h；鈍化劑濃度對合金層厚度無明顯影響。
　　通過測量滲鋁層厚度隨著熱浸滲鋁時間增加的變化情況研究了滲鋁層的生長動力學(xué)。結(jié)果表明，滲鋁層按照拋物線規(guī)律進(jìn)行擴(kuò)散生長；

3、通過金相觀察及EDS能譜分析確定滲鋁層主要由厚度較大且呈“舌狀”的Fe2Al5層、厚度很小并位于純鋁層與Fe2Al5層間的FeAl3層(與純鋁層界面處呈多面體狀)以及分布于表面純鋁層中的針桿狀FeAl3組成。
　　通過對含Ni球墨鑄鐵基體進(jìn)行熱浸滲鋁后觀察其金相并測量其滲鋁層厚度等信息研究Ni對球墨鑄鐵熱浸滲鋁層的影響。結(jié)果表明，隨著Ni含量的增加，合金層的厚度變得均勻，連續(xù)性變好，并且Fe2Al5相與基體界面變得平滑；但是合金層

4、的厚度隨著Ni含量的增加而減小，在Ni含量達(dá)到Ni-0.7wt.％后合金層厚度減小的程度變得平緩。
　　800℃下熱浸滲鋁球墨鑄鐵恒溫氧化120h后，試樣單位面積增重量變化情況隨著氧化時間的增加基本符合拋物線規(guī)律，其拋物線速率常數(shù)kp為7.15×10-4 mg2cm-4s-1，與球墨鑄鐵基體的速率常數(shù)(kp=1.54×10-2 mg2cm-4s-1)相比小兩個數(shù)量級，說明滲鋁層有效地抵抗球墨鑄鐵基體的氧化；800℃下熱浸滲鋁球墨鑄