坩埚密封的完整性是固体渗碳成功的决定因素。 在高温（1050°C）下，需要使用带盖和粘合剂（如硅溶胶）固定的密封刚玉结构来捕获渗碳气氛。这可以防止活性碳的流失，确保环境保持足够的化学活性以改变铝涂层。
密封结构的主要功能是维持工件周围的高碳势。没有这种限制，碳原子就缺乏必要的浓度梯度扩散到铝层中并形成关键的增强相。
碳势的机制
捕获气氛
固体渗碳依赖于从固体填料中产生富碳气体。
通过使用带盖和硅溶胶的密封刚玉坩埚，您可以创建一个封闭的反应器系统。这可以防止在 1050°C 下产生的含碳气体逸出到更广阔的炉膛中。
驱动扩散
这些气体的限制维持了紧邻涂层表面的高碳势（活性碳浓度）。
这种高势能产生了强大的化学驱动力。它迫使碳原子有效地从气氛中迁移（扩散）到固态铝层中。
由此产生的材料增强
复合相的形成
这种密封的最终目标是实现否则会失败的特定化学反应。
由于密封促进了碳的有效扩散，因此可以形成复合增强相。具体来说，参考资料强调了TiC（碳化钛）和Ti3AlC的形成。
这些相对于增强涂层的机械性能至关重要。
不当密封的风险
不完全相变
该过程的权衡是其对密封质量的敏感性。
如果硅溶胶或盖子未能形成气密环境，碳势将迅速下降。
在没有足够碳压的情况下，碳原子扩散到铝层中的量将不足。这会导致无法形成必要的TiC 和 Ti3AlC 相，从而导致涂层缺乏预期的增强和结构完整性。
为您的工艺做出正确选择
为确保形成坚固的复合涂层，请关注您的封装系统的完整性：
- 如果您的主要关注点是工艺可重复性：标准化硅溶胶的应用，以确保在 1050°C 下每个批次都能实现一致、气密密封。
- 如果您的主要关注点是材料硬度：在处理后验证 TiC 和 Ti3AlC 相的存在，作为密封维持必要碳势的直接指标。
密封不仅仅是一个盖子；它是一个决定最终涂层化学成分和性能的基本控制机制。
摘要表：
| 特性 | 在固体渗碳中的功能 |
|---|---|
| 坩埚材料 | 刚玉（Al2O3），可在 1050°C 下保持高温稳定性 |
| 密封方法 | 使用硅溶胶固定的盖子，以防止气体泄漏 |
| 气氛控制 | 捕获活性碳以维持高碳势 |
| 扩散驱动力 | 产生碳迁移的浓度梯度 |
| 关键结果 | 形成 TiC 和 Ti3AlC 等增强相 |
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参考文献
- Jiayi Wang, Faguo Li. A Study on the High-Temperature Molten Salt Corrosion Resistance of Hot-Dip Aluminum/Carburizing Composite Coating on Ti65 Titanium Alloy. DOI: 10.3390/coatings13091516
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
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