Al-Cr合金涂層的制備及氧化行為研究.pdf

1、鋁化物涂層由于其氧化物致密,具有優(yōu)良的抗氧化、抗硫化性能,因此被廣泛用于燃氣渦輪機及火箭發(fā)動機、核反應(yīng)堆、火力發(fā)電廠、石油化工設(shè)備等領(lǐng)域。Al-Cr合金涂層是鋁化物涂層的一種,它除了具備常見鋁化物涂層的抗氧化性能外,還具有抗熱沖蝕性能和阻氚性能。但Al-Cr合金涂層的制備都在900℃以上高溫進行,這將降低基體的力學(xué)性能。
　　 本文通過在水溶液電鍍Cr,之后在摩爾比為2:1的AlCl3-EMIC(氯化1-甲基3-乙基咪唑)離子液

2、體中在Cr鍍層表面鍍Al,再通過低溫?zé)崽幚?制備Al-Cr合金涂層。用光學(xué)顯微鏡、二次電子及背散射電子、特征X射線能譜及X射線衍射,研究了熱處理對Al-Cr涂層組成與結(jié)構(gòu)的影響。用努氏硬度測定儀對合金層的力學(xué)性能進行檢測。同時對不同Al-Cr合金相的涂層進行了氧化行為的研究。
　　 對高Cr含量的6.5μm Cr/15μmAl復(fù)合鍍層熱處理研究表明:500～740℃、5min熱處理時,Cr/Al復(fù)合鍍層在,540℃時Al、Cr界

3、面可以形成Al-Cr合金層。在640℃和740℃、5 min～16h時間內(nèi),其最外層合金層的相依次為Al4Cr、Al11Cr4、Al9Cr4和Al8Cr5;740℃、1 h可獲得Al9Cr4為主相的合金涂層;640℃、16 h和740℃、16 h獲得以Al8Cr5為主相的合金涂層;Al8Cr5涂層與基體之間不發(fā)生明顯的互擴散;短時間或氮氣保護熱處理可以避免Al-Cr合金涂層外表層空洞形成;在740℃熱處理時,5 min～20 min內(nèi),

4、反應(yīng)掉的Cr層及Al9Cr4合金層的厚度與時間的平方跟成線性關(guān)系;Al8Cr5、Al9Cr4、Al11Cr4和Al4Cr合金層的硬度和韌性依次減小。
　　 對低Cr含量的1.6μm Cr/15μm Al復(fù)合鍍層熱處理的研究表明:低溫?zé)崽幚頃r,最初高Cr和低Cr含量鍍層的反應(yīng)規(guī)律一致,但當Cr層消耗完之后,所形成的Al-Cr合金涂層會與基體發(fā)生擴散形成Al-Cr-Fe合金層:1.6μmCr/15μmAl的復(fù)合鍍層經(jīng)600℃、30

5、min熱處理,可得到以Al4Cr為主的Al-Cr涂層;Cr、Al鍍層在低溫擴散反應(yīng)過程中,最初形成相為Al7Cr相。
　　 Al7Cr,Al4Cr和Al8Cr5的Al-Cr合金涂層經(jīng)690℃、100 h氧化,XRD、XPS檢測結(jié)果表明:Al-Cr合金試樣經(jīng)噴砂后氧化表面粗糙、經(jīng)拋光后氧化表面平整致密,同時噴砂試樣形成的氧化物比拋光試樣形成的氧化膜厚;外表面為Al4Cr和Al7Cr的高Cr涂層試樣在氧化過程中,涂層會繼續(xù)反應(yīng)最終形