Y摻雜下α-Al2O3涂層的低溫等離子復(fù)合滲法制備與性能研究.pdf

1、在316L不銹鋼表面制備α-Al2O3涂層可以起到良好的防氚滲透效果，如何在低溫下制備出高含量的α-Al2O3是其能否最終用作聚變堆包層防氚滲透涂層的關(guān)鍵。為此，本文提出在稀土Y的催化作用下利用等離子復(fù)合滲技術(shù)在316L不銹鋼表面低溫(580℃)制備出α-Al2O3涂層。
　　首先，采用雙輝等離子滲金屬技術(shù)在316L不銹鋼表面制備了Al-Y共滲涂層，通過(guò)單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，得出優(yōu)化的Al-Y共滲參數(shù)為：源極電壓700V，工件極電壓

2、350V，極間距25mm，氣壓35Pa，保溫時(shí)間3h。此參數(shù)下制備的Al-Y共滲涂層表面較為平整致密，無(wú)孔洞或裂紋等缺陷；涂層中Al、Fe等元素呈梯度分布，而稀土Y含量較少且分布不規(guī)律；涂層主要由FeAl3相、Fe2Al5相和FeAl相組成，表現(xiàn)出較好的結(jié)合性、抗熱震性及耐腐蝕性。
　　其次，對(duì)優(yōu)化參數(shù)條件下制備的Al-Y共滲涂層在580℃低溫下進(jìn)行三種不同的氧化處理，研究了等離子轟擊對(duì)氧化涂層的影響。與雙陰極等離子氧化和熱氧化相

3、比，單陰極等離子氧化制備的氧化涂層表面晶粒細(xì)小，涂層致密無(wú)缺陷，結(jié)合性能最佳，結(jié)合力達(dá)到65N；同時(shí)涂層中獲得了含量高達(dá)62％的α-Al2O3相。熱氧化過(guò)程由于缺少離子轟擊的作用在此低溫下不能生成α-Al2O3，而雙陰極等離子氧化涂層中雖然α-Al2O3相含量高達(dá)65%，但其表面出現(xiàn)微裂紋，降低了涂層性能。所以，選擇單陰極等離子氧化作為后續(xù)的氧化處理方法，其優(yōu)化工藝參數(shù)為：陰極電壓550V，氬氣流量50sccm，氧氣流量10sccm，氣

4、壓40Pa，氧化時(shí)間3h。
　　最后，改變靶材中Y元素的含量，研究了Y含量對(duì)Al-Y共滲涂層及后續(xù)氧化涂層的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，20%Y靶材在優(yōu)化工藝參數(shù)下制備的Al-Y共滲涂層較其它Y含量涂層表面最為均勻致密，晶粒細(xì)小，且結(jié)合力最大；Al-Y共滲涂層在580℃下單陰極等離子氧化后得到了含Y量不同的氧化涂層，其中20%Y靶材制備的氧化涂層中α-Al2O3含量最高，達(dá)65%；且此氧化涂層晶粒細(xì)小，表面均勻致密；結(jié)合力最大，達(dá)到了72N；