不銹鋼表面Fe-,3-Al涂覆層的制備工藝及其性能研究.pdf

1、金屬間化合物是當前新型結構材料研究的重要領域。對目前研究較多的Fe<,3>Al金屬間化合物而言，雖然它具有諸如優(yōu)異的高溫抗氧化、抗硫化及耐沖蝕磨損等一系列適合于用作高溫結構材料的性能優(yōu)點，但是，由于Fe<,3>Al的加工性能差，這限制了它作為商品材料進入市場。近年來，噴涂和焊接等表面技術的迅速發(fā)展使得金屬間化合物作為表面防護層材料得到了廣泛的應用。本文通過鎢極氬弧堆焊(GTA)和等離子噴涂兩種表面技術在1Crl8Ni9Ti基底上成功地得

2、到了Fe<,3>Al堆焊層和噴涂層，并研究了Fe<,3>Al堆焊層和噴涂層的組織形貌、界面結構、抗氧化性能和耐磨損性能。 本文對1Crl8Ni9Ti與不同工藝條件下的Fe<,3>Al堆焊層的抗氧化性能和耐磨損性能的研究表明：1.采用鎢極氬弧焊(GTA)時，焊接工藝參數(shù)，尤其是焊接電流對材料的焊接性影響明顯。對基底在400／600℃進行焊前、焊后熱處理的情況下，采用110A的焊接電流，堆焊層可避免裂紋的形成。焊前、焊后對基底不進行

3、熱處理，堆焊層出現(xiàn)裂紋。2.熔合區(qū)組織為基底奧氏體的外延生長，成分連續(xù)，形成了冶金結合。3.由于高溫下Fe<,3>Al金屬間化合物表面形成了一層致密的Al<,2>O<,3>氧化膜，因而具有優(yōu)良的抗氧化性能，在800和900℃，氧化1OOh的條件下，F(xiàn)e<,3>Al的抗氧化性能優(yōu)于1Crl8Ni9Ti。隨著Al含量的降低和Cr含量的增加，堆焊層的抗氧化性能下降。4.在800℃時，F(xiàn)e<,3>A1的氧化膜除α-A1<,2>0<,3>外，還含

4、有少量Y-Al<,2>O<,3>。隨著溫度提高到900℃，F(xiàn)e<,3>Al的氧化膜中的Y-A1<,2>0<,3>完全轉變?yōu)棣?A1<,2>O<,3>。5.在油潤滑條件下，不同工藝的Fe<,3>A1堆焊層，它的耐磨損性能高于基底1Crl8Ni9Ti;它的耐磨損性能隨著堆焊電流的降低而明顯提高。 本文對1Crl8Ni9Ti、Fe<,3>Al涂層與重熔Fe<,3>Al涂層的抗氧化性能和耐磨損性能的研究表明：1.在900℃，氧化100h

5、的條件下，重熔Fe<,3>Al涂層的抗氧化性能優(yōu)于未重熔Fe<,3>Al涂層和1Crl8Ni9Ti。2.在油潤滑條件下，F(xiàn)e<,3>Al噴涂層的耐磨損性能高于基底不銹鋼。 文中確定了用兩種氣體的混合氣體(Ar+H<，2>)作為等離子工作氣體，使弧柱具有良好穩(wěn)定性和較高的熱焓。此外，還研究了等離子噴涂過程中粉末粒子在等離子射流中的熔化過程，用有限差分法計算了固相加熱和熔化過程，分析了等離子體溫度、換熱系數(shù)、粉粒直徑對粉粒熔化時間的影響，為