超声场对热浸土铝镀层组织特性的影响

稀土铝镀层具有较好的耐腐蚀、抗高温氧化特性，超声外场的施加可使其性能得到进一步增强。本文通过改变超声施振参数制备了稀土铝镀层，并采用扫描电镜、电子探针、X-射线衍射等测试分析方法，分析了超声（功率、频率、施振时间）对稀土铝镀层成分、组织结构及镀层厚度的影响规律。采用热循环氧化及全浸试验研究了稀土铝镀层耐腐蚀性和抗氧化性的变化规律，并侧重分析了超声场对表面层及过渡层界面的作用行为。针对稀土铝表面层中组织不均匀的问题，通过在热镀过程中施加超声场，细化了表面层组织，改善了镀层的均匀性，超声处理可使稀土铝镀层的抗氧化性提高3倍，镀层耐腐蚀性也增强。研究表明，超声功率对表面层厚度影响存在一定闲值，超声外场作用使稀土铝镀层总厚度减薄，减薄程度达30％左右，但减薄的趋势随着超声功率的增大而变缓。研究揭示出超声作用下稀土铝镀层厚度减薄的根本原因是表面层厚度的减小，而超声对过渡层厚度的影响较小。分析发现，超声场对表面层和过渡层的界面处结合形态影响较为显著，当超声场较强时，界面结合由微齿状变为平滑形态。超声外场作用使得热浸稀土铝过渡层中的原子比例受到影响，在一定程度上影响了过渡层中Al、Fe原子比和Si元素的分布。通过实验得出了常规稀土铝镀层在循环高温氧化环境中破坏行为模式：裂纹在表面萌生一裂纹向内扩展至基体一裂纹沿界面扩展并导致镀层剥落，超声作用使其抗热循环氧化能力增强。