镍基高温合金DZ22B热浸镀Al-Si镀层组织研究

题目：镍基高温合金DZ22B热浸镀Al-Si镀层组织研究

目录1绪论 II镍基高温合金DZ22B热浸镀Al-Si镀层组织研究摘要：热浸镀铝技术因样品浸镀后，可以较为有效地提高镀件的高温抗氧化性能以及耐腐蚀性能而广泛地应用于各大领域。但是热浸镀铝技术仍存在着镀件镀层组织中合金层的厚度过高的问题。热浸镀是把被镀件浸入到熔融的液态金属中使其表面形成金属镀层的一种工艺方法。根据热浸镀的镀前处理方法不同，其工艺可分为溶剂法和保护气法。本文采用熔剂法，将DZ22B高温合金浸入到纯铝熔池和硅含量不同的铝硅熔池中浸镀不同的时间,对所得镀件的镀层组织进行研究。随后使用X射线衍射分析仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)等材料分析设备对浸镀后样品的镀层组织进行分析。在熔池中添加适量的合金元素可以起到减少热浸镀铝过程中产生的表面质量缺陷的作用，得到更为理想的镀层组织。在纯铝熔池中添加硅元素，可以在一定程度上减薄合金层的厚度，从而可以降低零件的加工难度。浸镀时间对镀层的厚度也有着很大程度的影响，随着浸镀时间的延长，纯铝层的厚度几乎不受影响，合金层和镀层的厚度则随着浸镀时间的延长而变厚。关键词：热浸镀铝；镀层组织；合金层StudyontheMicrostructureofAl-SiPlatingonNickelBaseSuperalloyDZ22BAbstract:Hotdipaluminumplatingtechnologyiswidelyusedinvariousfieldsbecausethesamplecanbemoreeffectivelyimprovedinhightemperatureoxidationresistanceandcorrosionresistanceafterplating.However,thehotdipaluminizingtechnologystillhastheproblemthatthethicknessofthealloylayerintheplatingstructureoftheplatingistoohigh.Hotdipplatingisaprocessmethodofimmersingtheplatedpartsintomoltenliquidmetaltoformametalcoatingonthesurface.Accordingtothedifferentpre-platingtreatmentmethodsofhotdipplating,theprocesscanbedividedintosolventmethodandshieldinggasmethod.Inthispaper,thefluxmethodwasusedtoimmersetheDZ22Bsuperalloyintoapurealuminumbathandanaluminum-siliconbathwithdifferentsiliconcontentsfordifferenttimestostudythecoatingstructureoftheresultingplatedparts.ThenuseX-raydiffractionanalyzer(XRD),energyspectrumanalyzer(EDS),scanningelectronmicroscope(SEM)andothermaterialanalysisequipmenttoanalyzetheplatingstructureofthesampleafterimmersionplating.Addinganappropriateamountofalloyelementsinthemoltenpoolcanreducethesurfacequalitydefectsgeneratedduringthehot-dipaluminizingprocessandobtainamoreidealcoatingstructure.Addingsilicontothepurealuminumbathcanreducethethicknessofthealloylayertoacertainextent,whichcanreducethedifficultyofprocessingparts.Theimmersionplatingtimealsohasagreatinfluenceonthethicknessofthecoating.Withtheextensionoftheimmersionplatingtime,thethicknessofthepurealuminumlayerisalmostnotaffected,andthethicknessofthealloylayerandtheplatinglayerbecomesthickerwiththeextensionoftheimmersionplatingtime.Keywords:Hotdipaluminized;Coatingstructure;Alloylayer1绪论高温合金在航空、能源、机械、化工等领域中有着广泛的应用，但是，随着科技的发展，人们对高科技产品的性能需求逐渐提高，一般的高温合金已经难以满足零件所需的性能要求。例如，航空发动机。航空发动机的进口温度越高，它的工作效率越大，提供的动力就越强劲[1]。发动机叶片的制造材料主要采用高温合金，高温合金又被称为“超合金”，主要有铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金三大类，指的是能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。目前发动机叶片的工作环境一般都在1000℃以上，在这样的高温下长时间工作，即使是高温合金，也将面临着氧化腐蚀，导致零件失效的问题。目前，解决上述问题较为常用的办法是对高温合金进行热浸镀，使得合金表面生成一层防护涂层，以提高合金的表面组织性能。热浸镀简称热镀，就是把被镀件浸入到熔融的金属液体中使其表面形成金属镀层的一种工艺方法。镍基高温合金DZ22B可用作1000℃左右工作的涡轮零件，目前已作为涡轮前进气口温度为1027℃的某涡轴型航空发动机I级涡轮叶片材料。为了提高镍基高温合金DZ22B的表面组织性能,我们对其进行了热浸镀铝处理。热浸镀铝是一种对合金表面高效的实施铝涂层的方法,被广泛地应用于各种合金、钢件的涂层制备[2]。在热浸镀的纯铝熔池中添加硅,也是热浸镀铝涂层发展的一个重要方向，在纯铝熔池中添加适量的硅，会对镀层组织有着一定程度的影响。另外，热浸镀时间的长短也会对镀层组织造成一定的影响。本文通过对热浸镀后的样品的镀层组织进行研究，以此来分析熔池中硅的含量以及浸镀时间对镀层的影响。高温合金简介1.1.1高温合金的发展历史放眼国际，从20世纪30年代末开始，英国、美国等国家就已经开始研究高温合金了。在第二次世界大战期间，为了满足新型航空发动机的制造需要，高温合金的研究和发展进入了迅猛增长的时期。20世纪40年代初，英国首先在80Ni-20Cr合金中加入少量铝和钛，形成γ，相以进行强化，研制成第一种具有较高的高温强度的镍基合金。在同一时期，美国为了适应活塞式航空发动机用涡轮增压器发展的需要，开始用Vitallium钴基合金制作叶片。在40年代，铁基合金也得到了发展。此外，美国还研制出Inconel镍基合金，用以制作喷气发动机的燃烧室。以后，冶金学家为进一步提高合金的高温强度，在镍基合金中加入钨、钼、钴等元素，增加铝、钛含量，研制出一系列牌号的合金，如英国的“Nimonic”，美国的“Mar-M”和“IN”等；在钴基合金中,加入镍、钨等元素，发展出多种高温合金，如X-45、HA-188、FSX-414等。由于钴资源缺乏，钴基高温合金发展受到限制。40年代，铁基高温合金也得到了发展，50年代出现A-286和Incoloy901等牌号，但因高温稳定性较差，从60年代以来发展较慢。苏联于1950年前后开始生产“ЭИ”牌号的镍基高温合金，后来生产“ЭП”系列变形高温合金和ЖС系列铸造高温合金。70年代美国还采用新的生产工艺制造出定向结晶叶片和粉末冶金涡轮盘，研制出单晶叶片等高温合金部件，以适应航空发动机涡轮进口温度不断提高的需要。迄今为止，我国对于高温合金的研究、生产和应用已经经历了60年的发展历程。这个发展历程又可以分为三个阶段：第一个阶段，从1956年至20世纪70年代初是我国高温合金的创业和起始阶段。本阶段主要是仿制前苏联高温合金为主体的合金系列，如：GH4033，GH4049，GH2036，GH3030，K401和K403等；第二个阶段，从20世纪70年代中90年代中期，是我国高温合金的提高阶段。该阶段主要试制欧美型号的发动机，提高我国高温合金生产工艺技术和产品质量控制；第三阶段，从20世纪90年代中至今，是我国高温合金的全新发展阶段。本阶段主要是应用和开发了一批新工艺，研制和生产了一系列高性能、高档次的新合金。我国的高温合金研究主要研究单位是钢铁研究总院、北京航空材料研究院、中国科学院金属研究所、北京科技大学、东北大学、西北工业大学等，主要生产企业有：中航工业、钢研高纳、炼石有色、抚顺特钢、高钢特钢和第二重型机械集团万航模锻厂（二重）等。在此基础上，我国已具备了高温合金新材料、新工艺自主研发和研究的能力。虽然高温金属合金材料在我国已发展近60年，但行业发展仍处于成长期。由于高温金属合金材料领域具有较高技术含量，该行业企业拥有较深护城河。我国高温金属合金每年需求量在2万吨以上，国内年生产量在1万吨左右，市场容量超过80亿元，其中进口占比较大。未来20年我国各类军机采购需求在2800架左右，民用飞机采购数量在5400架左右，对应的高温合金需求在1500亿以上，再加上500亿的燃气轮机需求，仅高温合金空间一项就有2000亿的市场空间即将打开。我国生产能力与需求相比存在两个缺口：（1）生产能力不足。我国高温合金生产企业数量有限，生产能力与需求之间存在较大缺口，在燃气轮机、核电等领域的高温合金主要还依赖进口。（2）高端产品难以满足应用需求。我国的高温合金生产水平与美国、俄罗斯等国有着较大差距，随着我国研制更高性能的航空航天发动机，高温合金材料在供应上存在无法满足应用需求的现象。发展至今，国际市场每年高温金属合金消费量在30万吨，广泛应用于各个领域：过去多年，全球航天业对新能源飞机需求旺盛，空客与波音已有超万架此类飞机等待交付。而精密机件公司是全球高温合金复杂金属零部件和产品制造的龙头企业，也为航空航天、化学加工、石油和天然气的冶炼以及污染的防治等行业提供所需的镍钴等高温合金。精密机件公司就是波音、空客、劳斯莱斯、庞巴迪等军工航天企业的指定零配件制造商。1.1.2高温合金的分类1.铁基高温合金铁基高温合金又可称作耐热合金钢。它的基体是Fe元素，加入少量的Ni、Cr等合金元素，耐热合金钢按其正火要求可分为马氏体、奥氏体、珠光体、铁素体耐热钢等。2.镍基高温合金镍基高温合金的含镍量在一半以上，适用于1000℃以上的工作条件，采用固溶、时效的加工过程，可以使抗蠕变性能和抗压抗屈服强度大幅提升。就高温环境使用的高温合金来分析，使用镍基高温合金的范围远远超过铁基和钴基高温合金用处。同时镍基高温合金也是我国产量最大、使用量最大的一种高温合金。很多涡轮发动机的涡轮叶片及燃烧室，甚至涡轮增压器也使用镍基合金作为制备材料。半个多世纪以来，航空发动机所应用的高温材料承受高温能力从20世纪40年代末的750℃提高到90年代末的1200℃应该说，这一巨大提升也促使铸造工艺及表面涂层技术等方面快速发展。3.钴基高温合金钴基高温合金是以钴为基体，钴含量大约占60%，同时需要加入Cr、Ni等元素来提升高温合金的耐热性能，虽然这种高温合金耐热性能较好，但由于各个国家钴资源产量比较少，加工比较困难，因此用量不多。通常用于高温条件(600～1000℃)和较长时间受极限复杂应力高温零部件，例如航空发动机的工作叶片、涡轮盘、燃烧室热端部件和航天发动机等。为了获得更优良的耐热性能，一般条件下要在制备时添加元素如W、MO、Ti、Al、Co，以保证其优越的抗热抗疲劳性。1.1.3镍基高温合金目前，世界各国在选取发动机叶片的制造材料时，用得最多的就是镍基高温合金。镍基高温合金起源于20世纪40年代初，主要用于制作航空发动机、舰艇燃气轮机等在高温环境下工作的关键部件。英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic75(Ni-20Cr-0.4Ti)；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Nimonic80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国于40年代中期，苏联于40年代后期，中国于50年代中期也研制出镍基合金。镍基合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。50年代初，真空熔炼技术的发展，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基合金大都是变形合金。50年代后期，由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是采用熔模精密铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。为了满足舰船和工业燃气轮机的需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时间内，镍基合金的工作温度从700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右[3]。它的主要特点是：具有足够高的高温强度、具有优良的高温抗氧化性能以及高温抗腐蚀性能[2]。因此，它可以在高温环境下长时间工作。1.2热浸镀铝1.2.1热浸镀铝简介热浸镀又可以简称为“热镀”，就是将待镀工件浸没在熔融的液态金属中，使其工件表面发生一系列的物理和化学反应，随后取出甩掉多余液体，冷却后即可得到镀件。一般将待镀的镍基高温合金浸入到熔融的铝液中保温，使得合金与液态的铝进行相互扩散，一段时间后，在金属表面形成合金层，金属的表面组织性能得到增强[4]。目前，热浸镀铝这项技术已经广泛应用与各种耐热工件的制造中，以适应高温的工作环境。1.2.2热浸镀铝工艺1.森吉米尔法图1为森吉米尔法的生产流程图[5]。森吉米尔法是热浸镀铝工艺中应用最广的一种，早期的时候，人们大多采用熔剂法进行热浸镀铝，其生产出来的镀件质量不够高，同时产量也比较低。1931年，美籍波兰人森吉米尔提出，用保护气体还原法来进行连续热浸镀的方法，也就是森吉米尔法。在此之后，美国阿姆柯钢铁公司开始采用森吉米尔法[6]，实现了连镀铝钢板的大规模生产。在这个生产线中，他们用高温氧化和与氢气的还原过程来取代钢材的脱脂、除氧化膜等镀前处理过程。第一步是将钢材从已加热到400-500℃的氧化炉中通过，目的是除去其表面的污垢；第二步是将钢材通过充有保护气体氢气的还原炉中加热到750-800℃，将被氧化的铁还原；随后，将钢材降温到稍高于铝液的温度，再通过炉鼻放入镀液中浸镀。然后，还可以通过转向、挤压等方法调整镀层厚度。冷却方法可以选择空冷和水冷，冷却后，钢材可以取走并卷取成钢带卷。这个工艺流程具有自动化程度高，生产效率高的有点，但是也有缺点，就是工艺较为复杂，程序较为繁琐，比较适合需要连续热浸镀的工件。图1森吉米尔法的生产流程图[5]开卷机；2.剪切机；3.焊机；4.活套坑；5.氧化炉；还原炉；7.冷却段；8.镀铝锅；9.冷却；10.卷取机2.熔剂法熔剂法是一种使用特定助镀剂的热浸镀方法[7]。这一方法分为三个部分：镀前处理，浸镀过程。首先是镀前处理，碱洗去除油污，酸洗除锈，然后助镀，使待镀件表面生成一层溶剂薄膜，随后烘干；接着是浸镀过程，将待镀件浸入铝液中，此时溶剂薄膜会自动溶解，使得工件表面更为湿润，有利于镀层连续均匀地生长。在铝液中保温一段时间后，取出冷却。该方法操作较为简单，对设备的要求也不高，适合实验室使用。3.超声波法对于结构比较简单以及在高温环境下工作的工件来说，传统的热浸镀铝工艺已经能够满足需求。但对于结构比较复杂的工件而言，由于铝液的流动性较差，难以渗入到工件的内部结构当中，将会导致工件的缝隙、孔洞、凹槽等结构的浸镀结果不理想，从而影响镀件的整体质量[8]。因此，超声波热浸镀铝技术应运而生。夏原等人[9]对超声波热浸镀铝技术进行了进一步的研究，发现超声波对液体凝固的过程有着一定的影响，其主要的作用机理是声空化效应以及声流效应，在铝液凝固的过程中。超声波震动会使得晶粒细化，镀层组织均匀化。这一技术大大提高了复杂工件的浸镀质量，相当于扩大了热浸镀技术的应用范围，目前已经成为诸多专业的研究热点。1.3热浸镀铝镀层研究1.3.1镀层组织结构图2为Ni-Al二元平衡相图[10]。分析该相图可知，在670-770℃的温度区间中，γ’-AlNi3、β-NiAl、σ-Ni2Al3以及NiAl3相会随着铝浓度的升高依次生成。但是，NiA13相的熔点只有854℃,所以在镀层组织中一般不生成该相[11]。γ’-AlNi3相为面心立方结构，其Al的质量分数为13.2%-14.9%熔点为1400℃。β-NiAl为体心立方结构，其Al的质量分数为23.5%-36.0%,熔点为1638℃。当Al的原子分数大于50%时,该相为富铝的β相;当Ni的原子分数大于50%时,为富镍的β相。σ-Ni2Al3相为棱方点阵，其Al的质量分数为55%-60%，熔点为855-1133℃，在高温情况下，可以将它转变为NiAl相。Y.X.Li等人[12]对热浸镀铝镀层进行了深入的研究，他们发现，热浸镀铝后的镀层主要分为两层，最外层和内层。最外层的组织成分与铝液基本一致，因此也可以称为纯铝层；内层，也就是合金层，合金层大致由靠近纯铝层的Ni2Al3相和靠近基体的NiAl图2Ni-Al二元平衡相图[10]1.3.2镀层组织的扩散机制热浸镀铝的镀层形成过程大致可以分为三个阶段：第一阶段，镀件浸入铝液后，铝液在基体表面发生浸润和漫流；第二阶段，Ni、Al原子在固-液界面发生相互扩散；第三阶段，Ni基体与Al原子之间发生一系列的物理化学反应，形成Ni-Al合金层[13-15]。合金层中的相会受到浸镀时间所影响，随着时间的延长，Ni2A13相中的Al向内扩散，而合金中的Ni向外扩散,它们之间的反应最先在Ni2Al3与基体的界面附近发生[2]。1.4热浸镀铝镀层组织的影响因素1.4.1浸镀工艺对镀层组织的影响1.浸镀温度M．Yousaf等人[16]对浸镀温度的研究已经有了确切的结论，他们的结论表明，在675-775℃的温度区间内，随着浸镀温度的逐渐升高，合金层的厚度也将逐渐变厚；但是在775-950℃的温度区间内，升高温度将不会再使得合金层变厚。王德庆等人[17]也对此进行了相关的研究，他们认为，虽然浸镀温度高会使得熔池中镀液的流动性变好，界面反应会更加剧烈，会加重氧化现象；、浸镀温度较低的时候，镀液的流动性比较差，粘度较大，这样会形成较厚的铝层，会导致加工难度加大以及资源的浪费。2.浸镀时间李慧莉等人[18]对浸镀时间与镀层厚度的关系进行了深入的研究，所得关系如图3所示。分析所得关系图可知，纯铝层与浸镀时间的变化关系近似呈一条平行直线，也就是说，纯铝层的厚度几乎不受浸镀时间的影响；而扩散层（合金层）以及镀层与浸镀时间的变化关系呈递增的抛物线关系。M．Yousaf等人[19]也对浸镀时间做了一系列的研究，他们发现，在浸镀温度为700℃的前提条件下，在2-10min的时间区间内，合金层厚度有着一定的变化规律：浸镀时间在4min以内的时候，合金层的厚度会随着浸镀时间的延长而变厚；但是当浸镀时间超过4min后，合金层的厚度虽然也会有一定的变化，但是变化的趋势已经没用那么明显了。这一变化规律也和图3相一致。图3不同浸镀时间下纯铝层、扩散层、镀层的厚度[18]1.4.2熔池中加入合金元素对镀层组织的影响1.硅元素之前已经提到过，如果热浸镀铝镀件的镀层太厚的话，会给后续的加工带来阻碍。而在铝液中加入硅元素，会对镀层厚度有着一定的影响，目前已经有一些学者对其进行了一定的研究。Wei-JenCheng等人[20]研究了在熔池成分分别为Al-0.5Si、Al-2.5Si、Al-5Si、Al-10Si的铝液中热浸镀后的低碳钢中镀层组织的显微结构，主要探讨在熔池中加入硅元素对镀层组织具有什么影响。研究表明，在熔池中添加硅元素后，镀层由之前舌状嵌入的形态变成了较为平坦的相界面，也使得合金层的厚度越来越薄。Gittings，D等人[21]对在铝液中加入不同含量的硅元素对热浸镀铝镀层厚度具有什么样的影响进行了一系列的研究。研究表明，当在铝液中添加少量的硅元素时(1∼1.4%)，就已经可以使得镀层中金属间化合物层的厚度从32∼65μm下降到5∼27μm；在铝液中加入硅的含量在6.0%左右的时候，金属间化合物层的厚度下降的趋势非常明显；但当继续提高硅元素的含量时，对合金层厚度的减薄已经起不到很大的作用了。Newkirk等人[22]也做了类似的研究，他们发现，在热浸镀铝过程中，随着铝液中硅含量的增加，合金层厚度会逐渐减少。当含硅量为5wt.%的时候，合金层的厚度被减少了75%；当含硅量为10wt.%的时候，合金层厚度的减少量达到80%；而当含硅量超过10wt.%以后，合金层厚度的减少量几乎和之前一样，没有发生明显的变化。2.稀土元素在纯铝熔池中添加稀土元素，可以得到减薄镀层，细化晶粒的效果，而且效果尤为明显。添加的稀土元素含量在0.5%以内时效果最为理想[23]。国内有部分学者对该方面进行了深入的研究，研究发现，适量稀土元素的添加(<0.5%)，不仅会提高镀件的镀层质量，还会使其高温性能以及耐蚀性能得到较大的提升[24-25]。根据张伟等人[26-27]的研究，由于稀土元素的原子半径较大，在相组成中渗入稀土原子时，将会产生较大的晶格畸变，使得空位数量增加，为铝原子由外向内扩散提供了新的通道，以此来提高扩散层的生长速度，进一步导致NiAl相的成核率和生长速率加快，合金层的生长动力学也会受到一定的影响。YangDong等人[28-29]探究了在铝液中加入稀土元素镧对镀件造成的影响，他们发现镧元素的加入会使熔池的流动性得到提高，也会提高基体的活性，在其表面形成致密的氧化膜；并且，在镀件的冷却过程中，镧元素会优先溶解在富铝层中，并起到细化组织的作用，镀层的高温抗氧化性能得到进一步提升。3.其他合金元素马云龙等人[30]探究了在熔池中加入Cu元素对镀件的镀层组织和性能的影响，他们发现，加入适量的Cu元素会使镀层的附着性能得到增强，对合金层起到一定的减薄作用。但使，Cu元素的加入会给镀层的耐腐蚀性能带来一定的负面影响。在熔池中添加Mg元素，可以起到细化镀层晶粒的作用，进而使晶界得到强化。陈军等人[31]研究了在熔池中添加Mg元素对镀件性能的影响，研究表明，添加适量的Mg元素可以提高镀件在特定条件下的耐腐蚀性能，例如盐水和弱碱性水溶液等。在熔池中添加Mn元素的话，虽然合金层没有明显的变化，但是镀层的厚度会变得更为均匀，而且也能起到细化镀层晶粒的作用。1.5研究意义以及研究内容1.5.1研究意义目前为止，热浸镀铝技术已经适用于大部分的合金钢，尤其是长期在高温环境下、易腐蚀受损环境下工作的合金。这些镀铝合金在各自的领域中也起到了非常显著的作用，获得了很大的成功。例如，在表面上制备了铝化物涂层的K38高温合金的高温性能得到了飞跃式的提升；航空发动机涡轮叶片的主要DZ4高温合金在制备了适当的铝涂层后，无论是抗氧化性能还是耐腐蚀性能，都得到了很大的提升，完全可以满足当前的需要。本实验探究了在纯铝熔池和不同硅含量的铝硅熔池中浸镀不同浸镀时间对镀层厚度的影响并对镀层的生长动力学进行研究，可以极大地推进我们对热浸镀铝镀层组织的了解。1.5.2研究内容本文以采用熔剂法进行热浸镀铝制备的镍基高温合金DZ22B为研究对象，对镀层的微观组织进行观察和分析，并对其性能进行检验。其主要的研究内容为以下的几个方面：在纯铝熔池中分别添加不同含量的硅元素，研究硅含量对镀层组织性能的影响。在纯铝熔池和铝硅熔池中，研究不同浸镀时间对镀层组织性能的影响。对镀层组织进行形貌观察和组织分析。2实验材料及实验方法2.1实验材料本文采用的实验材料为镍基高温合金DZ22B，其主要化学成分如表1所示。该合金为我国自主研制的第一代定向高温合金，具有优异的高温性能，与美国著名的第一代定向高温合金PWA1422相比也不遑多让。表1DZ22B高温合金的化学成分成分WCoCrAlTiHfCBNi含量(wt.%)129.59.04.91.9 1.0 0.14 0.015余量2.2实验药品腐蚀剂：硝酸：氢氟酸：甘油=1：2：3。助镀剂：KF、NaCl、KCl、SnCl2、H2O。助镀剂配方如表2所示表2助镀剂配方成分含量KF11gNaCl3.0gKCl2.5gSnCl27.0gH2O100g2.3实验设备本实验需要用到的设备都是一些在实验室中比较常见的设备，主要设备如表3所示：表3实验仪器及设备实验设备名称型号可控硅中频感应加热炉DHG-9146A井式炉TQP-1600-30型管式电阻炉SK2-4-12型校温仪BXJ-1型能谱仪OXFORDINCA型X射线衍射仪D/MAX2500型光学显微镜CQ-45B2扫描电子显微镜JSM-6360LV电子分析天平FA-1004型金相试样预磨机YM-2A型金相试样抛光机PG-2B型金相试样镶嵌机BXQ-2型干燥箱DHG-9146A型钻孔机JXZ-350-4型2.4实验方法2.4.1工艺方案设计1.浸镀温度的确定浸镀温度会对镀件的镀层质量造成很大的影响。首先，浸镀温度不能过高，否则会使界面上的反应变得很剧烈，导致漏镀等镀层缺陷问题，还会导致能源的损失；其次，温度也不能太低，不然会使得镀液的流动性不够好，导致镀层表面残留较多的残渣、出现结瘤等质量问题。因此，我们需要选取一个适中的温度，在尽可能得到较高质量的镀层的前提下，也不至于造成能源的浪费。根据铝硅二元相图[32]，本实验热浸镀铝（铝硅）的浸镀温度选取700℃。图4铝硅二元相图[32]2.浸镀时间的设定浸镀时间会对镀层的质量以及厚度造成直接的影响。如果浸镀时间太短，则镀件与铝液的接触时间不够，容易导致脱镀等表面缺陷；但是浸镀时间太长的话，形成的镀层会比较厚，这。不利于后期的加工，也会导致一定的浪费。本实验设定的浸镀温度范围为30-180s，每间隔30s为一组，分别为：30s、60s、90s、120s、150s、180s共6组，分别对其镀层组织进行研究。3.熔池成分设计在熔池中加入适量的硅元素，可以使得镀层表面变得较为平坦，也会使镀层在一定范围内变薄。本实验主要研究在熔池中添加不同含量的硅元素对镀层组织造成的影响。熔池成分也分为5组，如表4所示。表4熔池成分熔池编号Si(wt.%)Al(wt.%)1010020.599.532.597.545.095.057.093.02.4.2实验流程本实验采用的热浸镀工艺方法为熔剂法，熔剂法比较适合在实验室中使用。其实验流程主要为：样品的制备：利用线切割将钢件处理成13mm×7mm×3mm规格的样品，并用小型钻孔机将其钻出直径为Φ2mm的小孔。随后对其进行粗磨、细磨。处理完后将其放入装有酒精的试剂瓶中，防止其被空气中的氧气氧化。绑铁丝：取适当长度的铁丝，从小孔中穿过并适当拧紧，要留有一定的长度，便于达到浸镀时间后，从炉中将其提起。碱洗：在烧杯中用NaOH粉末配置碱液，浓度为150g/L。随后加热到75℃，将绑好铁丝的样品浸入其中并不断搅拌，用秒表计时4-5min。目的是为了去除样品表面的油污。水洗：将碱洗后的样品放入水中反复清洗2-3遍，将其表面残余的碱液洗掉。酸洗：在烧杯中用HCl配制浓度为10vol.%的酸液，将样品直接浸入其中不断搅拌，用秒表计时3-4min。目的是去除样品表面的氧化皮。水洗：将酸洗后的样品放入水中反复清洗2-3遍，将其表面残余的酸液洗掉。助镀：本实验采用的助镀剂配方如表4所示。助镀剂可以进一步清除样品表面残留的氧化铁，并且还可以隔绝空气，防止再次氧化。另外，助镀剂还可以缩短基体与铝液的反应时间，使得镀层顺利生成。我们先将助镀剂加热升温到75℃，然后再将样品浸入其中，助镀3-4min。烘干：将助镀后的样品放入干燥箱中，设定温度为100℃。目的是为了去除样品表面残留的水分，防止浸镀时出现镀液飞溅的情况。热浸镀：将装有熔池金属材料的石墨坩埚放入电阻炉中，为了使其较快的熔化，设定温度为750-800℃。当熔池完全融化后，将其搅拌使得熔池成分均匀，再将温度设定为700℃，保温12h。随后，将助镀后的样品浸入熔池中，用秒表计时，到设定的浸镀时间后，将样品提出并迅速甩脱多余的镀液，再将其浸入水中快速冷却。2.5组织观察与分析方法实验后对样品的镀层组织进行观察和分析具有较为重要的意义。一般我们要从以下几个方面进行观察和分析：用肉眼观察样品的表面形貌。用金相显微镜观察样品的表面形貌，并拍照记录。镶样、磨样：将镶样机的加热温度设置为150℃，然后将样品放置在平台上，随后再用胶木粉将其余的位置填充好。达到设定时间后，再冷却几分钟，得到圆柱体样品。对该样品进行粗磨、细磨、抛光、腐蚀，便于随后的观察和分析。利用X射线衍射仪(XRD)进行物相分析。利用扫描电子显微镜(SEM)进行微观形貌观察。利用能谱仪(EDS)进行成分分析。2.5.1金相组织的观察金相组织分析可以通过对金相试样薄膜的显微组织进行分析，从而确定样品合金组织中的形貌、合金的组织与性能之间的关系。在对样品进行金相组织观察前，我们要先将样品打磨、抛光，再腐蚀。在观察的时候，我们要先调好倍数，要先在较低的倍数下找到物相，然后再慢慢调高倍数，观察金相组织的细节，随后拍照保存。2.5.2扫描电镜分析在大部分的实验中，扫描电镜分析(SEM)是一个很常用，也是必不可少的一个分析手段。在本实验中，SEM也是一种使用得较多的研究手段。扫描电镜是通过扫描各种电子束，从而在样品的表面上激发出多种多样的电子信号，再经调制达到成像的目的，这就是SEM的成像原理。发展至今，扫描电子显微镜的像分辨率已经可以达到5nm，放大倍数也已经可以到达100万倍的程度了。当前的SEM不但可以深入地分析样品组织中相的形貌。而且还可以结合其他的分析仪器，从而达到在同一台仪器上对样品组织的形貌、成分和晶体结构等特性进行分析，大大方便了研究者的使用。在对样品进行形貌以及成分分析的时候，扫描电子显微镜起到了至关重要的工具性作用。而它主要由电子光学系统、图像显示系统以及记录系统等基础部分所组成。而对微区形貌以及微区成分进行分析的时候，则主要由以扫描电镜和能谱分析两大部分组成的电镜分析来处理。2.5.3能谱仪成分分析因为X射线的特征波长主要由特征能量△E在能级跃迁的时候的释放量来决定，所以不同元素的特征波长会有所不同。而能谱仪就是利用这一点来进行样品组织的成分分析。X射线能谱仪的原理如图5所示。图5X射线能谱仪原理图[33]2.5.4XRD物相分析本文主要研究研究热浸镀铝后样品的的镀层组织，我们可以对样品进行XRD物相分析，进而得出样品中存在什么相。X射线衍射仪的工作原理为通过铜靶对样品发射X射线来进行衍射分析，其最大扫描范围约为90度，一般能达到的最高扫描速度为12度/分钟。在对样品进行分析之前，我们要先将样品进行粗磨，以除去其表面的氧化层，然后再在样品上涂上酒精，防止其被氧化。测量结束后，我们要将所得的测量数据以及图谱在jade软件上与标准PDF卡片进行对比和分析。X射线衍射仪的优点在于它的方便性、快捷性以及分析的准确性，主要应用于各种晶体结构、组织的分析。它的主要组成部分为：X射线发生器、辐射探测器、测角仪以及记录单元。其中测角仪起着举足轻重的作用。

3实验数据的处理与分析3.1样品的宏观形貌分析对样品进行助镀处理后再进行热浸镀，得到纯铝和硅含量不同的铝（硅）镀层。样品在纯铝和硅含量不同的铝（硅）熔池中浸镀不同时间后所得镀件的宏观形貌如图6所示。在同一行中，从左至右的浸镀时间依次为：30s、60s、90s、120s、150s、180s；在同一列中，从上到下的熔池成分分别为：Al-0Si、Al-0.5Si、Al-2.5Si、Al-5Si、Al-7Si（wt.%）。图6样品在纯铝熔池及不同硅含量的铝硅熔池中浸镀不同时间所得的镀层宏观形貌3.1.1硅元素对热浸镀铝镀层表面形貌的影响在每一列中，从上至下分析该图可知，当熔池中硅元素的含量比较少时，镀件的镀层质量没有明显的差别，虽然仍会出现少许瘤块，但是镀层表面较为平整且颜色光亮。观察可知，在Al-0Si、Al-0.5Si及Al-2.5Si(wt.%)三个熔池中，样品热浸镀所得镀件的镀层表观质量较好。随着熔池中硅含量的增加，粘度也随之增加，熔池流动性也变差，这会导致难以甩脱多余的镀液，镀件表面仍残余着多余的溶剂和熔渣，使得镀件得表面粗糙度变大，镀层表面结瘤较多且镀层颜色较暗。3.1.2浸镀时间对热浸镀铝镀层表面形貌的影响在每一行中，从左至右分析该图可知，当浸镀时间为30s和60s时，由于浸镀时间较短，样品与熔池中的铝(硅）液的接触时间不够，或多或少地出现了脱镀、漏镀的情况；当浸镀时间为90s和120s的时候，镀件的表面质量较好，所得到的镀件表面较为平整，色泽光亮且分布较为均匀；当浸镀时间为150s和180s时，由于浸镀时间较长，导致镀件上形成的镀层较厚，不利于后期的加工。3.2样品的微观形貌分析3.2.1样品在纯铝熔池中浸镀后镀件的微观形貌分析样品在700℃的纯铝熔池中浸镀不同时间后，所得镀件的表面比较平整，颜色比较光亮。图7为样品在纯铝熔池中浸镀120s后所得镀件的镀层表面形貌，通过观察，我们可以发现，镀层组织中，主要为呈树枝状延伸的晶体。而纯铝金属液凝固时所形成的组织也为树枝状晶体，这与我们观察到的实验结果基本一致。图7样品在纯铝熔池中浸镀120s后镀件的镀层表面形貌图8为样品在纯铝熔池中浸镀120s后镀层组织的XRD物相分析结果。将其与标准的PDF卡片作对比可知，浸镀后镀件的表面组成相主要是铝，其次是少量的Al3Ni相。图8样品在纯铝熔池中浸镀120s后镀件镀层表面的XRD分析结果3.2.2样品在铝硅熔池中浸镀后镀件的微观形貌分析样品在700℃的铝硅熔池中浸镀不同时间后，所得镀件的表面较为粗糙，颜色呈暗灰色。图9为样品在Al-2.5Si熔池中浸镀60s后所得镀件的镀层表面形貌，通过观察，我们可以发现，镀层组织中，颗粒状的相较多。图9样品在Al-2.5Si熔池中浸镀60s后镀件的镀层表面形貌图10为样品在硅含量不同的铝硅熔池中浸镀60s后镀层组织的XRD物相分析结果。将其与标准的PDF卡片作对比可知，浸镀后镀件的表面相也主要由大部分的铝和少量的Al3Ni相组成。图10样品在铝硅熔池中浸镀60s后镀件镀层表面的XRD分析结果3.3热浸镀后镀层组织的能谱图分析3.3.1能谱图点数据分析图11为样品在纯铝熔池中浸镀150s的SEM照片，在该照片上选一些点进行能谱图分析。选取离基体较远的谱图100、谱图102和离基体较近的谱图98、谱图99进行分析，将其主要元素的含量列出如表5。图11样品在纯铝熔池中浸镀150s的SEM照片表5为谱图中不同元素所占的原子百分比。分析该表，再结合图12可知，在纯铝熔池中浸镀后镀件的镀层组织中，最多的元素为Al,其次为Ni、Cr、W，但也存在如Co、Ti、Hf等的一些低含量的元素固溶于其中。而且，靠近基体的地方Al的含量比远离基体的地方低，Ni含量则较高。表5谱图102中不同元素所占的原子百分比谱图AlNiCrW9883.188.253.601.139981.7110.912.920.8010097.271.900.780.1810289.171.535.343.08图12谱图102的元素分布图图13为样品在Al-7Si熔池中浸镀180s的SEM照片，图中标出了几个谱图点，从中选取比较靠近基体的谱图47、谱图48和相对较远的谱图53、谱图55进行分析，其主要元素含量如表6。表6为谱图55中不同元素所占的原子百分比。结合图14分析可得，在铝硅熔池中浸镀后镀件的镀层组织中，主要存在的元素为Al、Si、Ni、Co，其中Al所占的原子百分比最多。在离基体较远的谱图53和谱图55中，原子百分比排第二的是Si，Ni和Co的含量较低；但在距离基体较近的谱图47和谱图48中，Ni的含量稍高于Si的含量，而Co的含量较低。也存在着Ti、Ni、Cr、W、Hf少量地固溶于其中。图13样品在Al-7Si熔池中浸镀180s的SEM照片表6谱图55中不同元素所占的原子百分比谱图AlSiNiCo4776.506.287.214.484876.036.477.004.675393.864.570.780.245589.958.030.410.04图14谱图55的元素分布图3.3.2能谱图线数据分析图15为样品在Al-7Si熔池中浸镀后的镀层组织，沿着这条线对镀层组织中的元素含量进行分析，如图16所示。分析该图可知，在镀层组织中的主要元素为Al,其次为Si元素，在44.5μm之前，铝元素的含量一直高居于其他元素之上；但约在44.5μm之后，镍元素的含量开始超过铝元素的含量了，并且Ni元素的含量有着一定的起伏，而Al元素的含量在缓缓降低。之所以会出现这一现象，是因为所测量的线数据与基体之间的距离越来越近了。图15样品在Al-7Si熔池中浸镀30s的SEM照片图16样品在Al-7Si熔池中浸镀30s后镀层组织的线数据分析3.4镀层截面的面扫描结果分析3.4.1样品在纯铝熔池中浸镀后镀层截面的面扫描结果在热浸镀铝的过程中，样品会与铝液相互浸润、扩散生长。图17为样品在纯铝熔池中浸镀30s后所得镀件镀层截面的面扫描结果。分析该图可知，在热浸镀的过程中元素发生了扩散，铝液中的Al元素向基体内部的方向，而基体中的Ni、Ti、Cr、W等合金元素朝着外部扩散。图17样品在纯铝熔池中浸镀30s所得镀层截面的面扫描结果700~900℃是高铝活度的内扩散型镀层的形成温度，在这个温度范围内，铝元素有着较高的活度，镀层是由铝元素向基体方向扩散形成的。本实验的热浸镀温度为700℃，因此热浸镀后所形成镀件的镀层属于内扩散型镀层，其中的富铝层是由铝元素向基体方向扩散所形成，其主要形成相为Al3Ni2相。但是，镀层表面出现的Al3Ni2相的数量并不是很多，主要原因是，在热浸镀的过程中，样品表面粘附了较多的镀液，而X射线的穿透能力是有限的，这就导致了镀层表面无法检测到较多数量的Al3Ni2相，而且镀层表面的成分与熔池的成分基本相同。另外，在Al3Ni2相中，合金基体中的碳化物相以及其他的合金元素在溶解度很低，因此它们极易沉淀析出。3.4.2样品在铝硅熔池中浸镀后镀层截面的面扫描结果图18为样品在Al-5Si的熔池中浸镀90s后镀层组织的EDS分层图像。由该图也能得出与以上相同的结论，分析可得，镀层组织中的主要元素为Al,Si,Cr,Ni,Ti等，其中以Al，Si居多。图18为热浸镀后镀层组织中各元素的EDS分布图。结合图19可知，Al，Si量多且分布较为均匀；Hf分布也较为均匀，但它的含量较少；而Ni,Cr,Ti,Co,W等元素，则较多的分布在比较靠近基体的地方，在其他地方少量且均匀的分布。图18样品在Al-5Si熔池中浸镀90s后镀层组织的EDS分层图像

图19样品在Al-5Si熔池中浸镀90s所得镀层截面的面扫描结果3.5样品热浸镀后镀件的镀层显微组织分析3.5.1纯铝镀层的显微组织分析根据Al-Ni二元相图可知，在700℃的浸镀温度下，热浸镀后的合金镀层组织中，可能会出现以下几种金属间化合物：γ’-AlNi3相、β-NiAl相、δ-Al3Ni2相以及Al3Ni相。但是，在本实验的浸镀时间范围(30-180s)内，这几个金属间化合物并没有同时出现在合金镀层中。图20为样品在纯铝熔池中浸镀120s后所得镀件的镀层显微组织。分析该图可知，纯铝镀层的截面主要由以下三层组成（从左至右）：DZ22B基体层、合金层、表面自由层。表面自由层主要为疏松的富铝层，合金层则主要由Al3Ni2相和β-NiAl相组成，其中靠近基体侧β-NiAl相含量较高，靠近自由层侧Al3Ni2图20样品在纯铝熔池中浸镀120s后所得镀件的镀层显微组织3.5.2铝硅镀层的显微组织分析图21为样品在Al-2.5Si熔池中浸镀120s后所得镀件的镀层显微组织。与样品在纯铝熔池中浸镀120s后所得镀件的镀层显微组织相比，其镀层合金层中出现了较多的块状富Cr相以及Si元素的相，而且，其表面自由层也比较致密。与纯铝镀层相似的是，铝硅镀层的截面也由DZ22B基体层、合金层、表面自由层（从左至右）所组成。Al3Ni2相主要分布在靠近自由层的一侧，β-NiAl相则主要分布在靠近基体的一侧。

图21样品在Al-2.5Si熔池中浸镀120s后所得镀件的镀层显微组织3.6热浸镀铝镀层组织的生长动力学分析3.6.1硅含量对镀层生长动力学的影响表7为样品在纯铝熔池以及不同硅含量铝硅熔池中浸镀不同时间所得镀件的镀层合金层厚度的测量结果，图22为在熔池中浸镀不同时间所得镀件的镀层中间合金层厚度与熔池中硅元素含量的关系，结合图表分析可知，当熔池中硅元素的含量相同时，随着浸镀时间的延长，中间合金层的厚度也逐渐变厚；当浸镀时间相同时，随着熔池中硅元素含量的增加，热浸镀后所得镀件的镀层中间合金层的厚度先呈减少的趋势，而且浸镀时间越长镀层厚度的减少趋势就越明显，这是因为硅元素能够有效地抑制Ni、Al之间的反应，阻碍它们的相互扩散，从而延缓β-NiAl相和Al3Ni2相的形成；当硅元素的含量为5wt.%时，镀层厚度达到最小值；而当硅元素的含量继续增加(＞5wt.%)时，镀层厚度开始有所增加。表7样品在不同硅含量的熔池中浸镀不同时间所得镀件的镀层合金层的平均厚度(μm)Si含量(wt.%)30s60s90s120s150s180s026.7336.7357.1371.1776.7882.500.525.5536.150.3059.9164.6277.082.524.1032.2934.8443.7250.5154.495.023.6326.4126.7634.3241.3143.557.036.5457.3683.72110.30112.30116.66

图22样品浸镀不同时间所得镀件的镀层中间合金层厚度与熔池中硅元素含量的关系3.6.2浸镀时间对镀层生长动力学的影响图23为样品在不同硅含量的熔池中浸镀后所得镀件的镀层中间合金层厚度与浸镀时间的关系。从该图中可以看出，当熔池中硅元素的含量不变时，镀层中间合金层的厚度会随着浸镀时间的增加而增加。在浸镀浸镀时间小于120s时，合金层厚度的增加趋势较为明显，出现这一现象的主要原因是当浸镀时间处于30-120s范围之内时，扩散反应刚开始进行，Ni-Al相剧烈生长；在浸镀时间大于120s之后，镀层厚度增加的趋势开始变得平缓，这是由于此时合金层已形成，原子扩散的速度变得缓慢，原子扩散变得困难。图23样品在不同硅含量的熔池中浸镀后所得镀件的镀层中间合金层厚度与浸镀时间的关系

镀层合金层的生长方式一般取决于合金层生长动力学经验公式：Y=Kt其中，t表示热浸镀时间；K为生长速度常数；n为生长速度指数；Y代表合金层厚度(μm)。通常用n值判断生长动力学所控制的类型。当n值接近0.5时，中间合金层的生长受扩散反应机制所控制，合金层厚度与浸镀时间呈抛物线规律；当n值接近1时，中间合金层的生长受界面反应所控制，合金层厚度与浸镀时间的关系呈直线规律。本工作将DZ22B基体在纯铝熔池及不同硅含量的铝硅熔池中浸镀不同时间所得镀层合金层厚度按照Horstmannn经验公式(3-1)通过oringin曲线拟合，如图24所示，拟合结果如表8所示。因为不同硅含量合金熔池中的生长速率时间指数n的值比较接近1，所以纯铝镀层及不同硅含量的铝硅镀层的生长受界面反应所控制。图24样品在纯铝熔池及不同硅含量的铝硅熔池中浸镀所得镀件的镀层厚度与浸镀时间的拟合曲线表8不同硅含量合金熔池中的生长速率时间指数Si含量（wt.%）n00.960.50.992.50.975.00.847.00.934实验结论本文以镍基高温合金DZ22B为基体，采用熔剂法对其进行热浸镀铝。并使用X射线衍射分析仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)等材料分析设备对浸镀后样品的镀层组织进行分析，探究了不同硅含量以及不同浸镀时间对镀层厚度以及镀层组织生长动力学的影响。数据分析后所得结论如下：(1)本文探究了浸镀时间和硅含量对镀件表面形貌的影响。分析可得，当硅元素的含量较低时，不同浸镀时间的镀层质量没有太大的差别，表面平整且光亮；当硅元素的含量的增加，由于熔池中镀液的粘度变大，提起样品时会残留较多的镀液，因此镀件的表面结瘤较多，颜色较为灰暗。(2)对热浸镀后镀件的微观形貌分析可得，在纯铝镀层的镀层组织中，晶体形状主要呈枝晶状。由XRD物相分析结果可知，热浸镀后镀件的表面组成相主要由铝组成，其中也存在少量的Al3Ni相。(3)对镀件镀层组织的能谱图进行分析，实验结果表明，在纯铝熔池中热浸镀后，镀件的镀层组织中纯铝层和基体相互扩散，合金层中的主要元素为Al,其次为Ni，沿着纯铝层到基体的方向，Ni元素的含量逐渐增加；而在铝硅熔池中，含量最多的元素也是Al，在靠近基体的地方，Ni元素的含量要高于Si元素的含量，在远离基体的一侧Ni元素的含量则低于Si元素的含量。(4)EDS分层图像的分析表明，在铝硅熔池中热浸镀后镀件的镀层组织中，铝元素的含量最多且分布均匀，硅元素的分布也较为均匀，镍元素主要分布在靠近基体的一侧，铬元素在靠近基体地方的分布较为密集，在远离基体的地方较为分散地分布，其余元素则少量而均匀地分布。(5)本文对热浸镀后镀件镀层的显微组织进行了分析。经过分析可得，纯铝镀层的截面分为三层，分别为：DZ22B基体层、合金层、表面自由层，表面自由层主要由疏松的富铝层组成，而金层则主要由Al3Ni2相和β-NiAl相组成，Al3Ni2相主要分布在远离基体的一侧，β-NiAl相主要分布在靠近基体的一侧；铝硅镀层与纯铝镀层相比，不同的是，铝硅镀层的合金层中含有较多的块状富Cr相以及Si元素的相，而且，铝硅镀层的表面自由层也比较致密。(6)分析硅含量和浸镀时间对镀层生长动力学的影响可知，当熔池中硅元素的含量相同时，随着浸镀时间的延长中间合金层的厚度会逐渐变厚。在浸镀时间为30-120s的范围内，由于扩散反应刚开始进行，Ni-Al相剧烈生长，因此镀层厚度的增加得比较快。当浸镀时间超过120s以后，镀层厚度得增加开始变得缓慢；当浸镀时间相同时，随着熔池中硅元素含量(小于5wt.%）的增加，由于硅元素能够有效地抑制Ni、Al之间的反应，阻碍它们的相互扩散，从而延缓β-NiAl相和Al3Ni2相的形成，因此热浸镀后所得镀件的镀层中间合金层的厚度呈减少的趋势；随着熔池中硅元素(大于5wt.%)继续增加，镀层厚度开始呈增长的趋势。(7)热浸镀铝镀层组织的生长动力学分析可知，不同硅含量合金熔池中的生长速率时间指数n的值比较接近1，所以纯铝镀层及不同硅含量的铝硅镀层的生长受界面反应所控制。

参考文献[1]杜伟.NiCrAlYSi涂层对镍基高温合金DZ22B抗高温氧化性能的影响[C].广东省科学技术协会.粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会论文集.广东省科学技术协会:广东省真空学会,2017:112.[2]贾志涛.K38合金热浸镀铝抗高温氧化性能的研究[D].哈尔滨工程大学,2004.[3]孟军虎,吕晋军,王静波,杨生荣.两种镍基合金的高温摩擦学性能研究[J].摩擦学学报,2002(03):184-188.[4]王永亮,王春风,刘峻才,杨军,陈美玲.硅在高硅钼球墨铸铁热浸镀铝中对镀层组成的影响[J].材料保护,2019,52(12):103-106+153.[5]T.Sendzimi.Methodofhotdipaluminizingcoatinginprotectivegasenvironment:US,20110893[P].1938[6]宋世崑,刘顺华,李长茂,闵小华.钢材的连续热浸镀铝[J].金属热处理,2000(05):15-17.[7]李凌.钢铁表面热浸镀铝新工艺及镀层厚度控制模型研究[D].武汉:武汉理工大学,2005.[8]李安敏,郑良杰,胡武,王海超,李松浩,马玎.钢材热浸镀铝的研究进展[J].材料导报,2013,27(09):96-99+103.[9]夏原,彭丹阳.超声波热镀铝技术评述[J].金属热处理学报,2001(04):25-30.[10]H.Okamoto.Phasediagramsofbinaryironalloys[M].AsmIntl,1993.[11]高丽.K438合金渗铝涂层抗高温氧化性能的研究[D].哈尔滨工程大学,2004.[12]Y.X.Li,Q.Jia,Z.Zhu,etal.Growthbehaviorofintermetalliclayeronstainlesssteelinaluminumhot-dippingprocess[J].SurfaceReviewandLetters,2017,24(4):1.[13]刘灿楼,李远鹏,俞钢强，等.钢板连续热浸镀铝生产工艺技术[J].中国冶金,2016,26(6):45.[14]A.Bahadur,O.N.Mohanty.Structuralstudiesofhotdipaluminizedcoatingonmildsteel[J].MaterialsTransactions,1991,32(11):1053-1061.[15]S.G.Denner,R.