基于稀土催滲316L不銹鋼機械研磨表面低溫滲鋁工藝的研究.pdf

1、316L不銹鋼在石油、化工、冶金及航空等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，但在高溫、高壓等惡劣環(huán)境下使用性能變差甚至導(dǎo)致嚴(yán)重后果。粉末包埋法滲鋁可提高其抗氧化和耐腐蝕性能，但傳統(tǒng)不銹鋼表面滲鋁存在著溫度高、時間長及能耗大的缺點。本文基于稀土催滲原理，對316L不銹鋼進(jìn)行表面機械研磨活化處理（Surface Mechanical Activation Treatment-SMAT），形成細(xì)晶層及組織結(jié)構(gòu)缺陷，通過增加滲鋁過程中活性原子的擴(kuò)散通道，實現(xiàn)了31

2、6L不銹鋼表面700℃的低溫滲鋁。
　　采用L25（56）正交試驗法，得到基于稀土催滲的最佳滲劑組分，而后研究了機械研磨對最佳滲劑組分的影響，優(yōu)化滲劑組分，獲得了一種基于稀土催滲316L不銹鋼機械研磨表面低溫滲鋁最優(yōu)工藝方案。分析了316L不銹鋼低溫滲鋁層的組織形貌、相結(jié)構(gòu)與成分分布；進(jìn)行了低溫滲鋁層的顯微硬度、抗氧化性和耐腐蝕性等性能測試，并對低溫滲鋁層成型及其對性能的影響機制進(jìn)行了研究探討。得到如下結(jié)論：
　　1、研究了

3、316L不銹鋼機械研磨時間對試樣表面質(zhì)量的影響規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)研磨時間為4~6h時，表面粗糙度變化均勻，晶粒尺寸在2μm左右，有的甚至達(dá)到納米級，當(dāng)超過6h后表面粗糙度增加明顯，8h后表面質(zhì)量開始惡化。
　　2、通過正交試驗，確定了影響滲鋁層質(zhì)量的因素按重要程度依次為：鋁粉含量、稀土含量、鋁鐵粉和氯化銨含量。研究了機械研磨對最優(yōu)滲劑組分的影響，獲得的最佳低溫滲鋁工藝參數(shù)為：機械研磨時間6~8h，滲鋁劑組分（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）為：鋁粉含

4、量20~25％，鐵鋁粉含量10%，稀土含量3~5%，氯化銨含量1~1.2%，316L不銹鋼經(jīng)700℃×4h爐冷滲鋁處理后，可以形成25~30μm的致密均勻、與基體結(jié)合緊密的滲鋁層。
　　3、對滲鋁層進(jìn)行相結(jié)構(gòu)及成分分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，滲層主要為Al-Fe合金相，表面鋁元素含量達(dá)44%wt，從表層到基體之間呈梯度變化，滲層中高的鋁含量對于表面形成氧化層、提高抗氧化性能具有重要意義。
　　4、進(jìn)行了316L不銹鋼表面不同滲鋁層的顯微

5、硬度測試，結(jié)果表明，傳統(tǒng)滲鋁層硬度值為476Hv，機械研磨結(jié)合稀土催滲的滲鋁層硬度高達(dá)724Hv，且硬度梯度較為平緩，同時，成分及相結(jié)構(gòu)的梯度分布、機械研磨形成凹凸不平犬牙交錯的結(jié)合面等因素使得基體對滲層的支撐作用較強。
　　5、高溫氧化實驗及電化學(xué)腐蝕實驗結(jié)果表明，與對比試樣相比（未處理、傳統(tǒng)滲鋁），機械研磨稀土催滲滲鋁試樣抗氧化性及耐腐蝕性能均有較大提高：在氧化20h后增重只有2.000mg/cm2，氧化性能是未處理試樣的10