中科院研制出抗超臨界水氧化的超高速滲鋁技術(shù)

受電場(chǎng)作用能夠引起金屬材料中的原子遷移速率顯著加快現(xiàn)象的啟發(fā)，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所的研究人員提出了利用渦流電遷移加速金屬表面合金化的思路，以達(dá)到對(duì)大型構(gòu)件表面進(jìn)行超高速可控滲鋁的目的。實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)試樣通入脈沖電流，利用電流自身的焦耳熱及表層渦流電遷移效應(yīng)，10min內(nèi)（～900℃）在涂有滲鋁料漿的耐熱鋼表面可生長(zhǎng)出韌塑性較好的厚度～35μm的FeAl或FeCrAl滲層。

據(jù)悉，采用傳統(tǒng)方法獲得類(lèi)似滲層，需花費(fèi)數(shù)小時(shí)的時(shí)間，且需要更高的處理溫度，而長(zhǎng)時(shí)間高溫處理會(huì)降低基體的力學(xué)性能。而電遷移效應(yīng)改變了擴(kuò)散模式，促進(jìn)了鐵原子的外擴(kuò)散，名義擴(kuò)散系數(shù)是傳統(tǒng)方法的10倍以上，因此，該技術(shù)僅需數(shù)分鐘即可實(shí)現(xiàn)超高速滲鋁。實(shí)驗(yàn)表明，在更高的電流密度下，在更短的時(shí)間內(nèi)（5min）即可獲得塑性固溶態(tài)FeCrAl滲層，滲層厚度可達(dá)～35μm，這是傳統(tǒng)工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，形成這種固溶態(tài)滲層有利于避免傳統(tǒng)滲鋁涂層脆性開(kāi)裂的問(wèn)題。目前，通過(guò)優(yōu)化滲鋁料漿配方，在相同條件下，研究人員在5min內(nèi)獲得了～106μm的FeCrAl層，生長(zhǎng)速率提高將近1個(gè)數(shù)量級(jí)。在高溫水蒸汽環(huán)境下，該方法制備的FeAl或FeCrAl滲層均具有良好的Al2O3膜形成能力。

該渦流電遷移加速滲鋁技術(shù)有望解決超臨界鍋爐耐熱鋼管的超臨界水氧化問(wèn)題。此外，由于其成本低、易操作，還可用于制備化工管道類(lèi)部件的高溫防護(hù)涂層。該項(xiàng)技術(shù)目前已獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)。

(金屬所)