熔镁铁质坩埚材料低碳钢腐蚀与防护的研究

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1、摘要坩埚是镁及镁合金熔炼的主要设备之一，目前，镁合会熔炼坩埚普遍用碳钢材料制成。然而，铁质坩埚在使用过程中易产生氧化、脱落和溶解腐蚀等，既缩短了坩埚的使用寿命，又降低了镁及镁合会的品质。针对上述问题，本研究以坩埚基体材料低碳钢为研究对象，在其表面渗铝后采用高温反应的方法制备了复合涂层，分析了涂层制备工艺参数对其厚度的影响以及涂层的相组成，研究了所制备涂层的耐热冲击性、抗高温氧化性、耐熔剂腐蚀等性能，并结合制备涂层后的试样块与镁合金液浸泡实验，分析了涂层的保护作用。主要结论如下：(1)热力学分析认为：TiB2、MgO在AZgl镁

2、合余熔炼温度范围内具有良好的化学稳定性，能用作铁质坩埚防护涂层材料。(2)渗铝后高温反应在低碳钢表面制备的复合涂层由过渡层和外层组成，其厚度与高温反应的温度和时间有关，即涂层厚度随反应温度和反应时间的增加而增加：复合涂层主要由TiB2、MgO、M92Ti04、MgaB205、Fe3A1、FeAI、Ti285等高熔点相组成。(3)当温度低于750℃时，复合涂层能有效减少熔炼过程中铁质坩埚引起AZ91合金的二次Fe污染，对熔镁用铁质坩埚因高温镁合金液的溶解腐蚀有一定的防护作用。(4)制备的涂层与基体材料有良好的结合力、抗高温氧化性

3、能和耐熔剂腐蚀能力。关键词：镁合金，熔炼铁坩埚，低碳钢板，复合涂层，腐蚀与防护Abs仃actCrucibleisoneofthemainsmeltingunitsforthemeltingmagnesiumanditsalloy．Thecrucibleisgenerallymadeofcarbonsteelatpresent．Howevertheiron-basedcrucibleWaseasilyerodedandoxidizedbyhi曲temperaturemagnesiumalloyliquid，agentoffusi

4、onandprotectivegas，itnotonlyshortenedtheoperationallifeofthecrucible，butalsodebasedthequalityofmagnesiumalloy．ThesubjectinvestigatedofthisresearchWaslowcarbonsteelwhichWasmadeasmeltingmagnesiumalloycrucible．Theperformanceoflowcarbonsteelcrucible，usedtomeltmagnesiuma

5、lloy,Wasinvestigated．ThecompositecoatingonthesurfaceofaluminizedsteelWasmadebyhigh-tempemturereaction．Therelationshipbetweenthethicknessandtechnologicalparameterwasanalyzed．ThemicrostructuresandcompositionofthelayerwereinvestigatedbymeansofopticalmicroscopeandX-rayD

6、iffraction(XRD)．ProtectionofthecoatingwasstudybyimmersingthecoatingsamplesinAZ91alloyliquidwholly．Threemaincharactersofthecoatingweretested，includingheatedshockresistance，hightemperatureoxidationresistanceandagentoffusioncorrosionresistance．Theconclusionswereasfollo

7、ws：(1)Thetargetmaterials，suchasTiB2andMgO，whichwereselectedbycalculatingofthermodynamicfeasibility,havegoodstabilityanddidn’treactwithmagnesimnalloyliquid．(2)Therelationshipbetweenthethicknessofcoatingandtwoprocessesparameters(reactiontemperatureandholdingtime)werei

8、nvestigatedbymetallographicanalysis．TheresultshowedthatthecoatingwhichwasmadeoftransitionlayerandouterlayerWastightlycombinedwiththesubstr