钢构件热浸渗铝工艺参数优化研究

发布时间：2021-08-12 05:33

　　金属腐蚀现象是一个困扰全世界的难题,每年因腐蚀而消耗的成本十分高昂。热浸渗铝防腐法是一种操作简便,成本较小,且具备突出的耐腐蚀和抗高温氧化特性的方法,因而被多个领域所使用。但由于渗铝工艺的差异,渗铝材料的质量会存在较大的区别。本文重点从优化工艺参数出发,提升了热浸渗铝的耐腐蚀性能。同时还对焊接在渗层的耐腐性的影响进行了研究。本文分析了渗铝的种类、质量特性以及工艺,确定了热浸渗铝实验的工艺流程,分析了渗铝工艺中对渗层厚度可能产生影响的因素,其中本文主要优化的工艺参数为热浸温度,热浸时间,扩散温度以及扩散时间。将每种工艺参数划分为5个水平并按照正交实验的原理进行了 25组实验。经过极差分析,确定了各个因素对渗层的影响水平,并获得一组实验室尺度下的初步优解（在760℃的温度下,热浸10min,在940℃的温度下,保温扩散3小时）。同时,通过热腐蚀实验,获取了各试样的热腐蚀速率,发现渗层厚度与抗热腐蚀性之间的存在较强的正相关,渗铝材料的热腐蚀速率比原材料减小了 20%。因为实验中各参数的水平数有限,极差分析得到的优解未必为最优的工艺参数。所以,本文构建了渗铝工艺参数的PSO-神经网络模型进一步... 

【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２技术路线图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｒｏａｄｍａｐ??１．４?本草小结（Ｓｕｍｍａｒｙ?ｏｆ?Ｔｈｉｓ?Ｃｈａｐｔｅｒ）??本章首先交代了本文的研究背景及意义，并对国内外管道防腐以及渗铝防腐??

ｏｒｒｏｓｉｏｎ）??金属腐蚀是指Ｈ为金鳥与环境介质发：生反应而对金属材料造成损伤的行为。??腐蚀一般先发生在材料的表面，经过化学或电化学反应的积累，再逐渐向材料内??部侵蚀，金属的硬度、强度、韧性等力学属性会明显变弱，其使用寿命大幅缩减。??金属材料的防腐是指通过采用一定的防腐措施，如改善材料的化学成分、处??理材料的表面、电化学保护等，达到减少或延缓材料出现氧化、腐蚀、磨损等现??象的方法。??２．?１．１金属腐蚀的类型??按照不Ｍ的要素可将金属腐蚀划分为多个类型［６２］，如图２－１所示ｓ??大气腐蚀??自然环境??／???＾海水腐蚀??化学腐蚀、?腐蚀环境７?＼生物腐蚀??腐麵制?＇??物理腐蚀／?）?，??均勾腐蚀、?丨，金厲腐蚀Ｊ?应力腐蚀??电偶腐蚀?＼?腐蚀形态?厂?＼?（??￣Ｙ力学和环境??局部腐蚀／??＜駆＿??賺腿＾?７?＼磨损腐蚀??晶间腐蚀Ｊ????图２－１金属腐蚀的类型图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ｍｅｔａｌｌｉｃ?ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ??常见的金属腐蚀的类型及其特点如下：??（１）电化学腐蚀，势含有杂质金属触碰到电解液后；性质较为活泼的金属??会发：生氧化失电ｆ的原电池反应。该类型包含了诌然界发生的大多数的腐蚀现象，??常见的例子是碳钢在湿润的环境中产生的腐蚀现象。这种腐蚀的不同之处是腐蚀??的界面会产生较多大小不一的小泡。通常的保护手段有为金属表面添加覆盖层隔??绝腐蚀介质，通过外接负极电循，或者在环境介质补充适的缓蚀剂来减翁或延??缓环境中介质的腐蚀。??（２）点腐蚀，亦作小孔侵蚀或坑蚀，常见于覆有保护膜的材料最外层。鸯??７??

其达到稳定。??热浸时打开炉门，利用扒渣器将铝液表面的氧化物拨开，直至液面呈镜面状态，??随启将准备好的试样缓慢浸入铝液内直至全部没入，开始计时，毫浸入时间达到??设定的时间后，将试样从铝液中缓慢匀速提出。提出的速度越快，渗层中的纯铝??层会越厚，但是提出速度对渗层的厚度基本没有影响。为了提高试样的耐腐蚀性，??应该尽鼂提高提出速度，但速度太快又会导致试样表面上下厚度不均，所以将实??验中的提出速度控制在１０－２０ｍｍ／ｓ。将完成热浸的试样进行空冷，等待下一步的??扩散保温处理。如图３－３所示，热浸的操作图示＾??热电偶?铁丝?箱式电阻炉??＼?＼?Ｘ??＼?＼￣＾?坩埚钳??｜｜??／??７１?＼??铝液?试样?石墨坩埚??图３－３热浸的操作示奪图??Ｆｉｇｕｒｅ?３－３?Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｈｏｔ?ｄｉｐｐｉｎｇ??３．?２．?３保温扩散??保温扩散指通过加热至一定温度，使得金属康子的活性增强，促使渗层中和??招．原子以及基体中的铁原子之间相互渗透结合。由于热浸过程中铝原子向试样基??体滲透的持续时间较短，渗铝后只能在试样表面得到较薄的滲层（一般厚度小ｆ??１００?ｙｍ），该渗层不能牢牢地同基体贴合，且Ｈ渗层中铝的质量分数较高会增加??试样的脆性，所以渗铝后通常需要进行高温扩散处理。通过在保温扩散一定时间，??１９??


本文编号：3337689