鋼熱浸鍍鋁層的組織結構和稀土鑭的行為研究.pdf

1、利用光學顯微鏡、透射電鏡、掃描電鏡、電子探針和X射線衍射儀等系統(tǒng)地研究了鍍鋁鋼擴散前后的組織結構及稀土的影響。根據試驗結果考察了20鋼鍍鋁擴散層的生長動力學,給出了動力學方程,建立了擴散過程中合金層/基體界面層生長的數學模型,研究了擴散層空洞的形態(tài)、分布、形成機制和生長動力學,確定了Fe3Al和AlFe3C0.5之間的晶體學取向關系、Al4C3相的晶體學特征和鍍鋁鋼的最佳擴散工藝,討論了稀土La在擴散過程中的作用和對性能的影響。試驗發(fā)現(xiàn)

2、:鍍鋁層的表面層由鋁、FeAl3相和一定量的非晶相組成。添加稀土La后,鍍層表面平整、連續(xù),合金層的齒狀Fe2Al5相整齊、連續(xù)、致密,齒形尖細。無論是否添加稀土La,熱浸鍍鋁的鋁-鐵合金液在急冷過程中都具有非晶形成能力,但添加稀土La后,非晶形成能力增加,即使在緩慢冷卻條件下,組織中也有非晶相形成。研究發(fā)現(xiàn),擴散層的Fe2Al5相和FeAl2相存在調幅分解,并且從擴散層表面向內部,調幅組織從平行直線狀向平行交叉條紋狀再到網格狀過渡。采

3、用點陣駐波理論分析了調幅波長的變化,揭示了調幅組織的形成經過從連續(xù)相變到非連續(xù)相變的過程。利用15％rule,分析了調幅組織的形成原因。研究表明,擴散層的Al4C3相是以（003）為孿晶面,以[001]為旋轉軸的180o二次旋轉孿晶。它的長軸生長方向為[210],且（003）面平行于桿的長軸,[001]方向垂直于桿的長軸。擴散層有AlFe3C0.5和Al7Fe6La化合物形成。Fe3Al和AlFe3C0.5相之間存在如下的晶體學取向關系

4、:試驗表明,擴散層生長動力學為拋物線型,且稀土對動力學各階段都有影響。在750℃和850℃時稀土作用明顯,950℃時作用較弱。Al2O3/擴散層界面空洞的生長受氧化過程控制,且遵循近似的拋物線規(guī)律;空洞深度與直徑間存在線性關系,空洞數量先增加后減少。次外層/過渡層界面空洞的形成原因是鋁和鐵擴散速度的差異引起的,其生長劃分為快速和穩(wěn)定生長兩階段;界面空洞的形成使擴散層產生了內氧化,并使氧化動力學曲線偏離平方拋物線規(guī)律而呈現(xiàn)拋物線—直線規(guī)律