渗稀土镧铝钢扩散层的非晶合金及抗腐蚀机理研究.pdfVIP

渗稀土镧铝钢扩散层的非晶合金及抗腐蚀机理研究1 1.2 1 2 张伟 ，范志康 ，胡鹏飞 （1. 西安理工大学材料科学与工程学院，西安 710048 2. 洛阳工业高等专科学校材料系，洛阳 471003） E –mail ：weizhang57@163.com 摘 要：通过H S腐蚀试验证明稀土镧可提高渗铝钢的抗腐蚀能力。采用SEM 、TEM 、XRD 、 2 EDS对扩散层的组织结构研究发现，渗铝钢扩散层存在非晶态相，且添加稀土镧热浸镀铝后， 扩散层非晶含量增加。在靠近扩散层的最外层表面有一约30 微米厚的过渡层,该层为非晶态 占优的非晶合金与纳米晶粒的混合区。靠表层非晶含量很高，往基体方向，非晶逐渐减少。 分析认为，扩散层存在的大量非晶态合金是稀土镧提高渗稀土铝钢抗腐蚀性能的主要原因。 关键词：热浸镀铝；稀土镧；非晶；腐蚀性能；机理 1.引言 热浸镀铝钢因具有较好的耐腐蚀性能已逐步应用于石化、机械、冶金、交通等领域 [1] 。 但因渗铝钢扩散层脆性大和表面Al O 膜附着力差，加快了渗铝层的退化，降低了使用寿命 [2～ 2 3 3] 。添加稀土渗铝可提高渗铝钢的抗腐蚀性能，但对其机理至今仍不十分清楚。许多学者提 出了不同的解释[3～6]，但多侧重于稀土改善渗铝层塑性和Al O 膜粘着性，促进表面保护性氧 2 3 化膜的形成等方面，而稀土对渗铝钢扩散层组织结构影响的研究未见报导。本文通过H2S腐 蚀试验研究了渗铝钢的抗腐蚀性能，并通过SEM、TEM、XRD、EDS发现渗铝钢扩散层存在非晶 态相。分析了稀土镧对渗铝钢抗腐蚀性能的影响机理。 2.实验材料和方法 基体材料为 20 钢，试样尺寸为 50mm×30mm×3mm。浸镀用铝为不含镧的A 工业铝和稀 00 土镧含量为 0.5wt%的稀土镧铝合金。试样经除油、除锈、水洗、助镀处理后，在 740℃的铝 熔液中浸镀 3 分钟后提出，在 25℃的空气中自然冷却，然后在XR-12-10 型箱式空气炉中进 行 850℃×4h的扩散处理。试样随炉升温，保温时间达到后，随炉冷却至室温。 用 JSM-5610LV 型扫描电镜对扩散层形貌进行观察。用 CM200 型透射电子显微镜对试样 的微结构和电子衍射花样进行分析，工作电压为 160kV。用 BD86 型 X 射线衍射仪(XRD)对镀 层组织结构进行分析，工作电压为 36kV。 TEM 试样的制作方法如下。先沿垂直于渗铝层方向切割出 0.5 毫米厚带有渗层的薄片， 1 本研究得到河南省重点攻关项目 （0423023500），河南省自然科学基金项目 （0511021600）和洛阳市科技 计划项目（040221）的共同资助 作者简介：张伟，男，1957年生，高级工程师，博士研究生。导师：范志康教授。 -1- 再将两块试样沿渗层对粘在一起，用砂纸研磨至 50～60μm 厚。然后用冲子冲下直径 3mm 的圆片，进行离子减薄，最终得到透射电镜薄片样品。 3 实验结果和分析 3.1 渗铝钢的抗H S腐蚀性能 2 经 850℃扩散 4h后试样在H S介质中的 2 腐蚀动力学曲线见图 1。可以看出,在腐蚀前 期，热浸镀稀土镧铝试样的腐蚀速度比较缓 慢，腐蚀 8h以后，其腐蚀速度虽略有增加, 但不明显。在同样腐蚀条件下，浸