鋼熱浸鍍鋁層的組織結(jié)構(gòu)和稀土鑭的行為研究.pdf

1、利用光學(xué)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(kuò)散前后的組織結(jié)構(gòu)及稀土的影響。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果考察了20鋼鍍鋁擴(kuò)散層的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué),給出了動(dòng)力學(xué)方程,建立了擴(kuò)散過(guò)程中合金層/基體界面層生長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型,研究了擴(kuò)散層空洞的形態(tài)、分布、形成機(jī)制和生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué),確定了Fe3Al和AlFe3C0.5之間的晶體學(xué)取向關(guān)系、Al4C3相的晶體學(xué)特征和鍍鋁鋼的最佳擴(kuò)散工藝,討論了稀土La在擴(kuò)散過(guò)程中的作用和對(duì)性能的影響。試驗(yàn)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(xì)。無(wú)論是否添加稀土La,熱浸鍍鋁的鋁-鐵合金液在急冷過(guò)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(kuò)散層的Fe2Al5相和FeAl2相存在調(diào)幅分解,并且從擴(kuò)散層表面向內(nèi)部,調(diào)幅組織從平行直線狀向平行交叉條紋狀再到網(wǎng)格狀過(guò)渡。采

3、用點(diǎn)陣駐波理論分析了調(diào)幅波長(zhǎng)的變化,揭示了調(diào)幅組織的形成經(jīng)過(guò)從連續(xù)相變到非連續(xù)相變的過(guò)程。利用15％rule,分析了調(diào)幅組織的形成原因。研究表明,擴(kuò)散層的Al4C3相是以（003）為孿晶面,以[001]為旋轉(zhuǎn)軸的180o二次旋轉(zhuǎn)孿晶。它的長(zhǎng)軸生長(zhǎng)方向?yàn)閇210],且（003）面平行于桿的長(zhǎng)軸,[001]方向垂直于桿的長(zhǎng)軸。擴(kuò)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(xué)取向關(guān)系

4、:試驗(yàn)表明,擴(kuò)散層生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)為拋物線型,且稀土對(duì)動(dòng)力學(xué)各階段都有影響。在750℃和850℃時(shí)稀土作用明顯,950℃時(shí)作用較弱。Al2O3/擴(kuò)散層界面空洞的生長(zhǎng)受氧化過(guò)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(guān)系,空洞數(shù)量先增加后減少。次外層/過(guò)渡層界面空洞的形成原因是鋁和鐵擴(kuò)散速度的差異引起的,其生長(zhǎng)劃分為快速和穩(wěn)定生長(zhǎng)兩階段;界面空洞的形成使擴(kuò)散層產(chǎn)生了內(nèi)氧化,并使氧化動(dòng)力學(xué)曲線偏離平方拋物線規(guī)律而呈現(xiàn)拋物線—直線規(guī)律