热压成形（HPF）是一种先进的制造超高强度钢（UHSS）零件的方法，其特点是出色的成型性和通常超过1.5 GPa的强度。汽车行业越来越多地采用HPF工艺来提高车身和零件的结构完整性并减轻重量[1]、[2]、[3]。HPF工艺涉及900°C以上的高温处理，使基材形成奥氏体结构。然而，这种高温处理会导致脱碳，从而对钢材的机械性能产生负面影响。为了缓解这一问题，通常会施加热浸铝化（HDA）涂层，即熔融铝涂层[4]、[5]、[6]。这种熔融铝涂层与铁（Fe）在界面反应，形成脆性的金属间化合物，可能损害涂层的完整性。含有7-11%硅的铝硅涂层提供了一种标准解决方案[7]、[8]。
在HPF奥氏体化过程中，铝和硅与大气中的水分发生反应生成氢。在熔融状态下，氢原子具有高扩散性和低溶解度，能够轻易穿过铝硅涂层并渗透到基材中[9]、[10]。HPF处理后，渗入的氢原子被困在钢材中，导致氢致脆化（HE）[9]、[10]、[11]、[12]。铝硅涂层起到扩散屏障的作用，阻碍氢原子的向外扩散。然而，在随后的模具淬火过程中，脆性涂层层与基材之间的热膨胀不匹配经常会在涂层层中产生裂纹[13]、[14]。这些裂纹通常从表面垂直扩展，暴露出下面的材料并降低其耐腐蚀性[1]、[15]。
关于镍在减轻氢致脆化作用的研究表明，镍镀层或沉积层可以有效阻挡氢的扩散[16]。此外，研究表明，在各种合金中添加镍可以显著减少氢的吸收[17]。在含镍量低于1%的HPF钢材中，镍会聚集在涂层/钢材界面，阻止氢进入基材[12]。最近的研究表明，涂层层中镍原子的存在会导致晶格畸变，从而抑制氢向基材的扩散并防止氢致脆化[3]。此外，将镍加入铝硅合金中会形成耐热相，如Al₃Ni、Al₃Ni₂和Al₉FeNi[18]、[19]、[20]、[21]、[22]、[23]。这些相通过提高强度和硬度来增强机械性能，尤其是在高温环境下。将镍加入铁基合金中可以促进Al₃Ni和Al₉FeNi相的形成[24]、[25]、[26]。这种添加可以提高高温强度并降低热膨胀系数。程等人证明，在HDA处理前施加镍预涂层可以促进AlNi金属间化合物的形成，这些化合物在高温处理过程中抑制涂层裂纹的形成并防止基底氧化[27]、[28]。添加锌（Zn）、锰（Mn）和镁（Mg）等元素可以有效提升铝硅涂层的耐腐蚀性能[29]、[30]、[31]、[32]、[33]。此外，金等人的最新研究表明，添加镁可以通过表面偏聚作用改善涂层层的耐腐蚀性，使HPF处理后的涂层表面更加致密[34]。
然而，镍对应用于低碳钢的铝硅涂层的影响尚未得到充分研究。本研究评估了通过HDA工艺制备的添加镍的铝硅涂层的微观结构变化和耐腐蚀性。具体来说，将约1%至5%的镍添加到熔融的铝硅-xNi合金涂层中，并评估了HPF处理后的微观结构、耐腐蚀性能和氢致脆化特性。主要目标是提高涂层钢材的高温性能并减少氢致脆化的影响。
