熱浸鍍鋁制備不銹鋼容器表面鋁化物涂層及其滲氘性能.pdf

1、不銹鋼作為TBM氚系統(tǒng)多數(shù)組件的結(jié)構(gòu)材料，具有塑性好、強度高等優(yōu)點，但是它的氚滲透率比較高。為滿足我國參試TBM的氚安全要求，在前期DDD報告中曾對高溫氚包容的管道、容器等部件設(shè)計了阻氚涂層，并根據(jù)涂層在500℃以上的氣態(tài)氚使用工況規(guī)定了其阻氚因子大于100。本文綜述了鋁化物阻氚層的制備方法、熱浸鍍鋁的工藝、機理及發(fā)展現(xiàn)狀、阻氚層的滲透機制、氫同位素滲透測試方法，在對涂層性能及其制備技術(shù)進行比較之后，提出了采用熱浸鍍鋁技術(shù)在1Cr18N

2、i9Ti不銹鋼容器表面進行鋁化物涂層制備的思路。
　　實驗制備出了均勻、致密的熱浸鍍鋁層。采用SEM、EDS、XRD和XPS對熱浸鍍鋁層的組織、成份和相結(jié)構(gòu)進行了研究，通過金相實驗對鍍層的厚度進行測量。結(jié)果表明:鍍層由表面純鋁層與合金層構(gòu)成，合金層的主要成分為FeAl3和Fe2Al5。根據(jù)實驗結(jié)果確定了助鍍劑和覆蓋劑的優(yōu)化配方分別為6％KF+4％NaCl和50％KCl+25％ NaCl+17％NaF+8％AlF3。在此基礎(chǔ)上，制備

3、出了表面均勻、光亮，合金層中無缺陷的熱浸鍍鋁層。當溫度為700℃、720℃時，合金層近似按拋物線規(guī)律生長，其擬合方程分別為y2=3.912t和y2=3.426t;當溫度為740℃、760℃時，其生長逐漸偏離拋物線規(guī)律。
　　熱浸鍍鋁層在600℃的空氣中逐漸氧化成膜;當溫度高于650℃時，氧化膜開裂、脫落，隨后氧化物再次逐漸成膜。隨著熱處理的進行，合金層逐漸發(fā)生由富鋁相向貧鋁相的轉(zhuǎn)變:FeAl3→Fe2Al5→FeAl2→FeAl→