CLAM钢表面Fe-Al合金渗层的制备

FeAl/Al2O3阻氚涂层具有高阻氚因子、耐腐蚀和耐高温等优良性能,是ITER首选的阻氚涂层.Fe-Al合金渗层对Al2O3膜层的形成质量有重要的影响.本文采用了AlCl3-EMIC离子液体电镀法在CLAM钢表面镀铝,然后利用热处理使Al与基体相互扩散制备Fe-Al合金渗层.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能量散射谱仪研究了热处理时间和温度对渗层组织结构的影响.结果表明:渗层厚度随着热处理温度和时间的提升而增大,试样表面逐渐由富铝相向贫铝相转化.在不同热处理条件下获得的渗层与CLAM钢基体结合紧密,无孔洞等缺陷.热处理时间一定时,热处理温度对渗层生长速率的影响符合Arrhenius关系,拟合计算出CLAM钢的渗铝Arrhenius活化能为78.48 kJ/mol.在640℃和760℃时,渗层中金属间化合物的生长受晶界扩散速率与体扩散速率的共同影响.在综合考虑合理的渗层厚度、表面Fe-Al合金相、热处理成本的情况下,较优的热处理工艺为700℃/10 h.