中科院研制出抗超临界水氧化的超高速渗铝技术

中科院研制出抗超临界水氧化的超高速渗铝技术

受电场作用能够引起金属材料中的原子迁移速率显著加快现象的启发，中国科学院金属研究所的研究人员提出了利用涡流电迁移加速金属表面合金化的思路，以达到对大型构件表面进行超高速可控渗铝的目的。实验表明，对试样通入脉冲电流，利用电流自身的焦耳热及表层涡流电迁移效应，10min内（～900℃）在涂有渗铝料浆的耐热钢表面可生长出韧塑性较好的厚度～35µm的FeAl或FeCrAl渗层。

据悉，采用传统方法获得类似渗层，需花费数小时的时间，且需要更高的处理温度，而长时间高温处理会降低基体的力学性能。而电迁移效应改变了扩散模式，促进了铁原子的外扩散，名义扩散系数是传统方法的10倍以上，因此，该技术仅需数分钟即可实现超高速渗铝。实验表明，在更高的电流密度下，在更短的时间内（5min）即可获得塑性固溶态FeCrAl渗层，渗层厚度可达～35µm，这是传统工艺无法实现的，形成这种固溶态渗层有利于避免传统渗铝涂层脆性开裂的问题。目前，通过优化渗铝料浆配方，在相同条件下，研究人员在5min内获得了～106µm的FeCrAl层，生长速率提高将近1个数量级。在高温水蒸汽环境下，该方法制备的FeAl或FeCrAl渗层均具有良好的Al2O3膜形成能力。

该涡流电迁移加速渗铝技术有望解决超临界锅炉耐热钢管的超临界水氧化问题。此外，由于其成本低、易操作，还可用于制备化工管道类部件的高温防护涂层。该项技术目前已获得国家发明专利授权。

(金属所)