收藏本站
《中国工程物理研究院》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

室温熔盐镀铝—氧化法制备铝化物阻氘层技术研究

张桂凯  
【摘要】: 氚对包容自身的金属结构材料仍具有高的渗透能力。氚的渗出可产生氚量的损失以及环境的放射性危害。在氚包容材料表面制备能够抑制氚渗出的涂层(阻氚层)是减少氚向环境逃逸的有效措施之一,也是解决ITER(国际热核聚变实验堆)涉氚系统中高温组件氚渗透问题的关键技术。FeAl/Al2O3铝化物阻氚层是公认具有优良阻氚性能与自修复功能的涂层。然而,目前的涂层制备方法还未能满足实用化要求。为此,提出一种新的制备方法:采用室温熔盐电镀铝方法先在不锈钢表面制备一定厚度的铝镀层,其后通过热处理得到富铝的Fe-Al涂层,最后经过氧化在Fe-Al层表面形成Al2O3膜,并在21-6-9、1Cr18Ni9Ti不锈钢表面开展了涂层的制备工艺、结构和性能研究,取得了较好的结果。 1.采用AlCl3-EMIC(氯化1-甲基3-乙基咪唑)室温熔盐体系在21-6-9钢上获得结合牢固的纯铝电镀层。镀层表面光滑、色泽均匀、结构致密,由数微米大小、均匀分布的等轴状晶粒生长而成。镀前处理、电流密度、电镀温度和电镀时间的影响程度依次降低:电化学清洗前处理能显著提高镀层结合强度;镀层颗粒尺寸随电流密度、沉积温度和电镀时间增加而增大,但电流密度的影响最为显著;镀层总厚度随电镀时间增加呈近似的线性增长关系。确定了较优的室温熔盐电镀铝工艺,并在1Cr18Ni9Ti不锈钢实物上取得满意的镀覆效果。 2.大气中、650-750℃下通过1-30h的热处理,在21-6-9不锈钢表面形成成分渐变、冶金结合的Fe-Al涂层。涂层厚度3-30μm,结构致密,双层或三层结构,成分由表面向基体中心逐渐从Al基化合物转变为Fe基化合物。涂层厚度除与热处理温度、热处理时间和预镀Al层厚度相关外,还受冷却速率的影响。大体上,Fe-Al涂层厚度(hFe-Al)与温度(T)、时间(t)和Al镀层厚度(hAl)间的关系为:hFe-Al=2.39×106t1/2h1/2Al exp[-116900/(RT)]。涂层形成过程受原子扩散控制,分为1)初始Fe-Al合金形成,2)Fe-Al涂层生长和3)Fe-Al涂层扩散退火三个阶段。 3.根据合金选择性氧化原理,采用700℃、低氧分压(Ar、10-2O2)氧化工艺,在21-6-9、1Cr18Ni9Ti不锈钢Fe-Al涂层表面制得结合牢固、致密的、100-300nm的Al203膜。最终所制涂层由微米级厚的FeAl/Fe3Al扩散层及纳米级的γ-Al2O3外层组成,层间及界面均无空洞。较优的氧化工艺为Fe-Al涂层700-750℃、10-2O2、Ar中氧化100-200h。 4.在1Cr18Ni8Ti不锈钢结构容器表面制备的FeAl/Al2O3铝化物阻氚层外表美观、结构致密、与基体结合良好;600-727℃涂层使容器的氘渗透率降低2-3个数量级,涂层抗750℃-室温冷热循环10余次。
【学位授予单位】:中国工程物理研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TL627

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩文生,谢锐兵,萧以德;钕铁硼稀土永磁材料室温熔盐电镀铝的研究[J];材料保护;2005年10期
2 王吉会;田维静;;有机熔盐电镀铝的研究进展[J];电镀与涂饰;2007年01期
3 张伟;范志康;郭献军;;热浸镀铝钢渗铝层的微观组织及其形成机理研究现状[J];机械工程材料;2006年01期
4 沈伟东,刘旭,叶辉,顾培夫;确定薄膜厚度和光学常数的一种新方法[J];光学学报;2004年07期
5 郝嘉琨,山常起,金柱京,陈庆旺;316L不锈钢表面Al_2O_3镀层中氚的扩散渗透行为[J];核聚变与等离子体物理;1996年02期
6 姚振宇,M.Chini,A.Aiello,G.Benamati;带热浸铝涂层MANETⅡ马氏体钢的氢渗透性能研究[J];核科学与工程;2002年01期
7 占勤;杨洪广;赵崴巍;袁晓明;;渗铝-真空预氧化制备FeAl/Al_2O_3防氚渗透涂层性能[J];材料热处理学报;2008年02期
8 孙希泰,付建设,徐英,庄光山,孙毅;机械能助渗铝的研究[J];金属热处理;2000年07期
9 王佩璇,王宇,史宝贵;不锈钢表面沉积SiC作为氢渗透阻挡层的研究[J];金属学报;1999年06期
10 牛焱,曹中秋,王文,吴维;三元合金的高温理论氧化图 Ⅰ.高氧压下的近似分析[J];金属学报;2000年07期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 詹肇麟;喷丸加速制备纳米结构铝化物涂层的研究[D];北京科技大学;2005年
2 张忠礼;含Al热喷涂涂层的高温表现与Al扩散机制[D];沈阳工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 刘歆粤;渗铝涂层不锈钢氘渗透特性实验研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
2 常华;316L不锈钢表面氧化铝梯度涂层制备工艺及机理研究[D];南京航空航天大学;2007年
3 刘连涛;钢—铝复合界面组织结构研究[D];昆明理工大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张本尊;李斌;吴振宇;;罩式炉内罩外表面产生黄绿色薄膜原因分析[J];鞍钢技术;2010年02期
2 李胜利,宫本奎,陈德良,罗绍伟,梁世英;钢/锌基合金复合的界面行为[J];兵器材料科学与工程;2000年05期
3 徐晋勇;唐万兴;许敏;杜丽;高原;徐重;;低碳钢等离子表面冶金Mo-Cr合金层的研究[J];兵器材料科学与工程;2006年02期
4 徐晋勇;宋宜梅;高原;余运江;徐重;;低碳钢表面合金强化层组织及性能的研究[J];兵工学报;2006年06期
5 朱锟;邓宏武;徐国强;张春本;;表面钝化对超临界航空煤油静态结焦特性影响[J];北京航空航天大学学报;2012年06期
6 ;Oxidation behavior of the Fe-36Al-0.09C-0.09B-0.04Zr alloy at 1250℃[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2010年04期
7 张林伟;王鲁;王全胜;宁先进;;纳米结构CoNiCrAlY粉末的制备及其氧化行为[J];北京理工大学学报;2012年04期
8 郭琴;罗新民;陈康敏;潘励;;奥氏体耐热钢的热浸扩散渗铝研究[J];中国表面工程;2006年04期
9 刘庆生,秦丽娟,常英,赵平;CO_2反应法制备氢化锆表面氢渗透阻挡层的研究[J];表面技术;2005年02期
10 常英;赵平;;氢化锆表面Cr-C-O氢渗透阻挡层XPS分析[J];表面技术;2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘杰;姜锦程;许振兴;刘俊友;;一种链算机箅板的抗高温氧化膜特征分析[A];第十二届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2008年
2 张喜燕;石明华;李聪;刘年富;邱绍宇;张强;张鹏程;韦以明;;超细晶锆金属腐蚀速率-晶粒尺寸关系研究[A];2006全国核材料学术交流会论文集[C];2006年
3 陈凯;崔明启;郑雷;赵屹东;;遗传算法在软X射线薄膜反射率多参数拟合中的应用[A];第13届全国计算机、网络在现代科学技术领域的应用学术会议论文集[C];2007年
4 黄镇东;陶杰;汪涛;;搪瓷涂层对316L不锈钢表面润湿性的研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(4)[C];2007年
5 曾岗;李明伟;韩杰才;赫晓东;;EB-PVD制备微晶Ni-11.5Cr-4.5Co-0.5Al合金薄板800℃氧化行为研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(10)[C];2007年
6 石日华;王海人;屈钧娥;孙争光;肖珍;;近现代不锈钢表面处理技术研究进展[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第二卷)[C];2011年
7 陈世勋;陈长安;熊义富;;金属样品残余氚测量方法[A];第二届全国核技术及应用研究学术研讨会大会论文摘要集[C];2009年
8 谢芬;;铁路罐车的腐蚀防护工艺方法探讨[A];铁路货车制造工艺学术研讨会论文集[C];2007年
9 宋庆功;褚勇;王艳波;耿德平;郭艳蕊;;有序α-(Al_(1/4)Cr_(3/4))_2O_3的结构及其稳定性研究[A];数学·力学·物理学·高新技术交叉研究进展——2010(13)卷[C];2010年
10 车彦民;章华明;陈其安;朱涛;马玉平;王小燕;王莹;;CSP热轧SPHC板卷氧化皮研究[A];薄板坯连铸连轧技术交流与开发协会第三次技术交流会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王俊一;K4104镍基高温合金渗A1高温防护涂层性能的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 宋鹏;铂铝合金粘结涂层的高温氧化行为研究[D];昆明理工大学;2010年
3 徐仰涛;新型钴基Co-Al-W合金设计、制备及性能研究[D];兰州理工大学;2010年
4 安亮;Fe_3Si基过渡金属硅化物渗层及纳米复合粉体的制备与表征[D];兰州理工大学;2011年
5 岳增武;喷丸与沉积稀土氧化物涂层对Fe-Cr耐热钢高温氧化性能的影响[D];山东大学;2011年
6 刘延斌;粉末冶金钛基复合材料制备及应用基础[D];中南大学;2011年
7 龚佳;典型不锈钢微观组织演变与腐蚀性能的研究[D];复旦大学;2011年
8 卢继霞;介质恒压堵塞型油液固体颗粒污染度检测传感器的研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
9 邰晓曦;介孔铈锆复合氧化物—聚合物杂化材料的制备及性能研究[D];华南理工大学;2011年
10 韩军;光学膜厚宽带监控关键技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈镐;热浸镀铝制备不锈钢容器表面铝化物涂层及其渗氘性能[D];中国工程物理研究院;2010年
2 周伟;热处理工艺对510L热轧钢氧化皮结构和腐蚀性能的影响[D];南昌航空大学;2010年
3 涂序荣;脉冲磁场控制制备阻燃镁合金的研究[D];南昌航空大学;2010年
4 沈闯;Sb对AZ91-xRE镁合金稀土相形态及其组织和性能的影响[D];郑州大学;2010年
5 李伟光;抗固体粒子冲蚀磨损CrN_x镀层的性能研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 胡雪磊;冷喷涂金属/陶瓷热障涂层沉积特性和防护机理研究[D];中国海洋大学;2010年
7 陈愚;AZ91D镁合金表面火焰喷涂Ni/Al涂层的研究[D];湘潭大学;2009年
8 马玉燕;基于ZnO的复合半导体薄膜的电沉积制备与光催化活性的研究[D];沈阳理工大学;2010年
9 翟红波;奥氏体不锈钢螺栓断裂失效机理及防护措施研究[D];华东理工大学;2011年
10 纪显彬;汽车钢板的氧化热力学及动力学分析[D];武汉科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘政,周彼德;金属基复合材料的应用[J];兵器材料科学与工程;1991年08期
2 刘政,周彼德;金属基复合材料在发动机中的应用[J];兵器材料科学与工程;1993年02期
3 侯根良,王汉功,杨晖,苏勋家;冷喷涂技术制备纳米涂层[J];兵器材料科学与工程;2003年02期
4 王吉会;夏扬;王茂范;;无机熔盐镀铝层的制备与性能研究[J];兵器材料科学与工程;2005年06期
5 熊佳,黄英,王琦洁;高性能纤维的发展和应用[J];玻璃钢/复合材料;2004年05期
6 王旭,晏雄;纤维增强复合材料的特点及其在土木工程中的应用[J];玻璃钢/复合材料;2005年06期
7 孙希泰;;滚动粉末渗锌技术[J];表面工程;1993年01期
8 师昌绪,徐滨士 ,张平 ,刘世参;21世纪表面工程的发展趋势[J];中国表面工程;2001年01期
9 刘刚,雍兴平,卢柯;金属材料表面纳米化的研究现状[J];中国表面工程;2001年03期
10 徐滨士,欧忠文,马世宁;纳米表面工程基本问题及其进展[J];中国表面工程;2001年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张平则;双层辉光等离子表面合金化阻燃钛合金研究[D];太原理工大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 史洪刚;镍的铝化物—未来的新型超级合金[J];兵器材料科学与工程;1989年04期
2 M.S.Lee;B.S.Terry;陈继志;;工艺参数对铝晶粒细化剂中间合金中铝化合物形态的影响[J];轻合金加工技术;1993年12期
3 孙庆祖,黄原定,杨王玥,陈国良;Fe_3Al金属间化合物的韧化(I)[J];北京科技大学学报;1991年06期
4 岳瑞峰,王佑祥,陈春华,徐传骧;Ti-AlN界面组分分布的二次离子质谱研究[J];真空科学与技术学报;1998年01期
5 李德元;杨成;张忠礼;贺传军;王义华;;碳钢热喷涂渗铝互扩散系数计算[J];沈阳工业大学学报;2008年03期
6 闫凯;姚正军;檀廷佐;俞宝文;;钼基高温合金表面包埋渗法制备渗铝层的组织与性能[J];机械工程材料;2010年09期
7 尤金跨,林祖赓,冯应升,周如琪;硫化铁电极在室温熔盐中的嵌锂行为[J];厦门大学学报(自然科学版);1998年03期
8 鞠建荣;;汽车碰撞损伤涂层的修复[J];汽车维护与修理;2006年12期
9 贾大炜;施惠基;钟斌;于慧臣;牛莉莎;;镍基定向凝固合金表面涂层力学参数测量[J];航空材料学报;2007年03期
10 李亚东;李玉飞;朱忠诚;白宝丰;张永海;;火焰喷涂ETFE涂层的干摩擦磨损性能研究[J];摩擦学学报;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈为为;何业东;王德仁;;中温快速制备渗钛涂层[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年
2 阎凯;侯利锋;卫英慧;赵兴国;胡兰青;许并社;;铜基体HVOF碳化物涂层的初步研究[A];第三届全国扫描电子显微学会议论文集[C];2003年
3 伍超群;张招贤;;IrO_2·Ta_2O_5涂层钛阳极失效前后的形貌特征[A];第三届全国扫描电子显微学会议论文集[C];2003年
4 陈为为;何业东;王德仁;;中温快速制备渗钛涂层[A];第六届全国表面工程学术会议论文集[C];2006年
5 来忠红;朱景川;全在昊;尹钟大;;热处理对C/C复合材料Mo-Si-N系涂层抗氧化性能的影响[A];第九次全国热处理大会论文集(二)[C];2007年
6 张琼;蔡传荣;;钛阳极涂层溶蚀失效的研究[A];第三届全国扫描电子显微学会议论文集[C];2003年
7 张建华;张勤俭;张勤河;秦勇;毕进子;朱学诚;;沉积偏压对电弧离子镀TiN涂层质量的影响[A];2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
8 王群;丁彰雄;;高速电弧喷涂LX88涂层抗磨粒磨损性能研究[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年
9 古鸣;李丽;;镍铜氮化硼封严涂层喷涂工艺应用研究[A];中国航空学会第七届动力年会论文摘要集[C];2010年
10 季玉秋;;喷墨打印PVC证卡涂层研究[A];中国感光学会第七次全国会员代表大会暨学术年会和第七届青年学术交流会论文摘要集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 崔利娟 张燕;憎水防冰涂料有望成为冰雪克星[N];中国化工报;2008年
2 肃纹;欧盟碳氟化合物禁令即将生效[N];中国质量报;2008年
3 吴一知;创新型汽车材料[N];中国纺织报;2006年
4 本期嘉宾 江苏东升艾克科技股份有限公司总经理 缪金泉;环保型透气仿皮面料 风景这边独好[N];中国纺织报;2007年
5 ;建筑幕墙用铝塑复合板[N];中国建材报;2008年
6 王辉;使用无烟、不粘炊具不必恐慌[N];中国质量报;2007年
7 陶少清;带卷涂层创新性表面设计[N];世界金属导报;2007年
8 王秀兰;自清洁涂料:让城市更靓丽[N];中国化工报;2003年
9 张小平;自清洁涂料:让城市更靓丽[N];中国建设报;2004年
10 刘英亮;包装材料涂布技术[N];中国包装报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张忠礼;含Al热喷涂涂层的高温表现与Al扩散机制[D];沈阳工业大学;2007年
2 李岩;室温熔盐电沉积在核工业应用中的基础研究[D];浙江大学;2011年
3 吴凤芳;PVD氮化物涂层的冲蚀磨损特性及机理的研究[D];山东大学;2011年
4 刘爱华;PVD氮化物涂层的高温摩擦磨损特性及机理研究[D];山东大学;2012年
5 刘红兵;等离子复合渗技术制备氧化物阻氚涂层及其性能研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 李明菲;新型细晶Ni_3Al涂层的制备及其耐蚀性能研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
7 朴钟宇;面向再制造的等离子喷涂层接触疲劳行为及寿命评估研究[D];燕山大学;2010年
8 魏大庆;Ti6Al4V表面微弧氧化生物涂层结构修饰与磷灰石形成动力学[D];哈尔滨工业大学;2008年
9 王赫莹;热镀锌锅内壁陶瓷涂层制备及其耐锌蚀机理的研究[D];沈阳工业大学;2007年
10 柯燎亮;功能梯度材料的二维接触力学及微动分析[D];北京交通大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张桂凯;室温熔盐镀铝—氧化法制备铝化物阻氘层技术研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 李东;聚一氯对二甲基苯涂层的防护性能与应用研究[D];齐齐哈尔大学;2012年
3 陈倩;氮化物涂层对钛合金氧化腐蚀性能影响[D];沈阳航空航天大学;2011年
4 郭顺;炭/炭复合材料SiC/YAG-SiC-ZrO_2涂层的制备、结构和氧化性能[D];中南大学;2011年
5 张武志;电厂锅炉水冷壁管涂层抗高温硫酸盐腐蚀性能研究[D];华北电力大学(北京);2011年
6 王剑;45CT涂层高温性能及其机理研究[D];沈阳工业大学;2012年
7 肖新生;Cr-Al-N系涂层的成分与组织结构对其高温行为的影响[D];华南理工大学;2012年
8 季鑫;磁控溅射Ta-Mo高温涂层制备工艺和性能的研究[D];上海工程技术大学;2010年
9 隋超;SiC高发射率涂层的制备及性能表征[D];哈尔滨工业大学;2011年
10 陈肖;多元氮化物涂层Ti(C,N)基金属陶瓷组织与性能的研究[D];华中科技大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026