45钢表面双辉制备feal合金层工艺及性能的研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要室温脆性及难以加工成型阻碍了Fe-Al金属间化合物的实际应用，但同时也使高速电弧喷涂、激光熔覆、等离子喷涂等众多表面渗铝或镀铝工艺得以发展。然而研究表明，这些传统的表面渗镀工艺均存在各自的不足，致使获得的渗镀层存在着表面粗糙不平或与基体结合不牢等问题。为此本课题提出了利用双层辉光等离子渗金属技术在45钢表面制备Fe-Al合金层的研究。本课题研究了45钢表面双辉渗铝技术的工艺及机理，对工艺参数进行了优化，对合金层的微观组织、结构、成分分布、物相构成、硬度、结合强度、腐蚀及磨损性能等进行了研究。结果表明：采用自行设计的电极结构

2、和优化后的工艺参数，可在45钢表面形成厚度最高达324µm的Fe-Al合金层；形成的合金层表面较平整，与基体以冶金的方式结合；合金层成分呈梯度分布，最表层Al原子浓度可达60at.%以上；合金层主要以富Fe相（FeAl、Fe3Al及a-Fe(Al)）为主；合金层中，沉积层硬度较高，而扩散层内硬度较低且随扩散层深度呈梯度均匀减小。在2.0%Na2S溶液和0.05mol/LNa2SO4+0.5mol/LNaCl混合溶液这两种介质中，合金层的腐蚀速率较45钢基体降低很多，具有优良的耐腐蚀性能；高温磨损试验中随着温度的升高，合金层的摩擦系数降低，磨损量降低，抗磨

3、性明显提高。关键词：双层辉光，渗铝，金属间化合物，合金层，腐蚀，磨损i45钢表面双辉制备Fe-Al合金层工艺及性能的研究ABSTRACTThepracticalapplicationofFe-Alintermetalliccompoundislimitedbyitsbrittlenessandshape-formingdifficultyatroom-temperature,whichpromotedthedevelopmentofmanykindsofaluminizingprocessessuchashighvelocityarcsprayingte

4、chnology,lasercladdingtechnology,plasmasprayingtechnology,etc.Howevertheresultsshowthatthetraditionalaluminizingprocessesexiststillsomeshortcomingspresently.Forexampleitisroughonsurfaceofthealuminizedlayerspreparedbythoseprocessesandtheadhesiveforcebetweenthealuminizedlayersandsu

5、bstratearelower.Therefore,thepaperputsforwardtheresearchonpreparationofFe-Alalloylayeron45steelbydouble-glowplasmaalloying.Thetechnologyandmechanismofthiskindofaluminizingprocesshadbeenstudied,andoptimizationdesignwasmadeontheparametersofthisprocess.Finally,microstructure,compone

6、ntdistributingandphase,hardnessandbondingstrength,corrosionandwearperformanceofFe-Alalloylayerwerealsostudied.TheresultsshowthatthethicknessofFe-Alalloylayerisupto324µm.Itssurfaceisrelativelysmoothandtheadhesiveforcewithmatrixisfinebecauseofmetallurgicalbinding.Componentpossesses

7、gradientdistributionalongthedepthofthelayer.Fe-AlalloylayerismainlycomposedofFeAl,Fe3Alanda-Fe(Al).IntheFe-Alalloylayer,thehardnessofdepositionlayercanbehigher,butit’slowerindiffusionlayeranddecreasesalongthedepthofthelayer.Meanwhile,thelayerhasgoodcorrosionresistancebothin2.0%Na

8、2Ssolutionand0.05mol/LNa2SO4+0.5mol/LNaC