《表2 粉末包埋渗铝涂层EDS分析》

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《P92耐热钢粉末包埋渗铝与化学气相渗铝涂层组织结构研究》

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单位：w/%

以上2种方式为包埋法渗铝提供了充足的活性铝原子和充分的扩散条件。在扩散过程中，外层铝质量分数最高，由表2中EDS数据计算可知铝质量分数占铁、铝总质量分数的48.30%，该值在Fe-Al相图中恰好位于Fe2Al5相形成区，同时由于Fe2Al5相的形成浓度窗口较小，且铁的扩散系数相对较低，因此Fe2Al5相渗铝层将首先于基体表面形成，但厚度较小。随着铝原子不断向基体深入扩散，基体中铝原子质量分数逐渐升高，铝原子质量分数占铁、铝总质量分数的31.60%，该值位于Fe Al相形成区，760℃下Fe Al相质量分数窗口较大（约13.50%～33.50%），形成的Fe Al相涂层厚度明显增加。随着扩散的继续进行，渗铝层厚度不断增加，铝原子进入基体的能量越来越小，阻力越来越大，质量分数也将越来越小，开始进入Fe3Al相形成区，铝原子质量分数占铁、铝总质量分数的10.90%，由于铝质量分数越来越小，因此该渗铝层主要物相以Fe3Al相为主，部分铝原子与基体中的N相结合，以AlN的点状组织形式存在于涂层中。另外，涂层中除了含有铝、铁元素外，还含有基体中的主要元素Cr，表明涂层形成过程中不仅发生了铝、铁原子的互扩散，同时Cr原子也参与到了扩散过程当中，然而由于Cr原子半径较大，扩散比较困难，只有少部分Cr原子扩散至外层涂层，而内层未扩散的Cr原子由于铁原子向外层扩散，其在基体中的溶解度大大降低，将会以碳化物（CrxCy）及α-Cr的形式沉淀出来。该扩散涂层距离样品表面较深，XRD无法探测到，因此图4未出现AlN、CrxCy及α-Cr相关的衍射峰，但可由EDS成分分析和面元素分布确定。图4中XRD图谱中出现的Al2O3衍射峰为外层铝与渗剂内部少量氧发生反应所致，由于处于最外层，XRD可以轻易检测出来。