800℃熔盐中AISI304表面硅化物渗层的制备及其成分、结构与抗氧化性能研究

摘要

采用NaCl:KCl:NaF=2∶2∶1(摩尔比,下同)的中性熔融盐作为载体,Na2SiF6∶Si=8∶2粉末做为渗硅剂,800℃下渗硅10h可实现在AISI 304不锈钢表面形成厚度约500μm的富含Cr、Ni合金元素的Fe3Si型硅化物渗层。采用X射线衍射仪(XRD)分析了渗硅层的物相组成,用附带能量色散谱仪(EDS)附件的扫描电子显微镜(SEM)研究了渗层截面的形貌和成分。结果表明,渗层为以Fe3Si相为主,Cr在渗层中含量低于其在304不锈钢基体中含量,而Fe和Ni在基体和渗层中的含量大致相当。Fe3Si型硅化物渗层在800℃和900℃下的氧化动力学均遵从二次抛物线规律。AISI 304不锈钢渗硅层在800℃下的抗氧化性能略优于不锈钢基体,而在900℃下AISI 304不锈钢发生灾难性破坏,硅化物渗层表现出比其在800℃下更为好的抗氧化性能。900℃下Cr和Si元素发生上坡扩散最终在渗硅层表面形成富含SiO2和Cr3O4的复合氧化膜是其优异抗氧化性能的原因。