310S不锈钢作为环形退火炉设备的内罩材料,由于长期使用在高温环境下,易发生高温氧化失效,因此本文研究了提高310S不锈钢材料抗高温氧化性能的方法,以及高温条件下的铝涂层与310S不锈钢基体间的互扩散机制。在金属氧化的过程中,若金属表面生成稳定、致密的氧化膜,即可以起到隔离氧气进入基体避免金属进一步氧化的作用,使得金属具有一定的抗氧化性能。铝元素是生成优良保护性氧化膜的首选元素,本文采用了电弧喷涂工艺和固体粉末渗铝工艺分别在310S不锈钢表面制备铝涂层,在不同温度下对铝涂层进行扩散处理,制备得到了各种不同形态的扩散铝涂层,以提高基体材料的抗高温氧化能力。借助于金相显微镜(OM)和电子显微镜(SEM)观察、能谱分析仪(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)分析等方法,分析了铝化物涂层的组织结构变化,基体表面扩散层的形成以及它们对铝元素扩散规律的影响,并运用俣野法(Boltzmann-Matano法)计算铝原子在310S不锈钢基体中的扩散系数。将实验得到的扩散系数带入有限元模型进行数值仿真,并与实验获得的铝元素在基体中的分布结果进行对比,验证了扩散模型及扩散系数的准确性。最后,对扩散试样和未扩散试样分别进行高温氧实验及氧化动力学分析,获得最佳的表面处理工艺来提高310S不锈钢材料的抗高温氧化性能。