不锈钢表面渗铝并热氧化处理对氢渗透的影响

沈嘉年¹，刘冬¹，李谋成¹，李凌峰¹，张玉娟¹

(1.上海大学材料研究所,上海,200072)

摘要:首先,采用固体粉末包埋法在不锈钢表面渗铝.渗铝层表面是呈较粗大的结晶状致密组织,主要由FeAl相组成.渗层呈多层结构,分为外层(约25 μm),过渡层(约5μm)和内层(约30μm),各亚层间及渗层与基体间结合紧密,无裂缝.渗铝表层铝浓度较高,超过30 mass%.然后,采用热氧化的方法,使渗铝层发生选择性氧化,在表面生成了一薄层均匀、致密的Al2O3膜.在900℃,2.0×10-2Pa氧气环境中氧化2小时所生长的膜的厚度约为0.6μm.将氧化后的样品放入超高真空吸放氢测试系统中进行渗氢处理,再用前向弹性反冲(ERD)测定渗氢样品中氢的分布.结果表明:沿着膜层深度方向,氢原子浓度急剧降低.在深度为0.2 μm处,原子浓度趋于平衡,原子百分比浓度大约保持在0.007 at%左右,与不锈钢基体化学组成中氢原子含量相近,氢原子难以渗透进去.这说明本研究制备的Al2O3膜层具有良好的防氢渗透效果.

关键词:粉末包埋渗铝; 不锈钢; 热氧化; 氢渗透; 扩散;

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