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《東北大學(xué)》 2011年

強(qiáng)磁場作用下碳在純鐵中的擴(kuò)散行為及其機(jī)理研究

魯燕  

【摘要】：本論文以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),選擇純鐵(99.99%)作為實(shí)驗(yàn)材料,排除了合金元素及雜質(zhì)元素的影響,分別實(shí)施不同工藝條件的強(qiáng)磁場滲碳處理。對處理后的樣品分別進(jìn)行XRD分析、金相和SEM觀察,通過與非磁場處理樣品的顯微組織進(jìn)行對比,從微觀層次全面系統(tǒng)地研究了磁場強(qiáng)度、磁場施加方向以及磁場梯度等影響因素對碳在純鐵中的擴(kuò)散行為的影響,同時(shí)對強(qiáng)磁場的作用機(jī)理進(jìn)行了理論解析。 將純鐵試樣分別在930℃和750℃條件下進(jìn)行不同磁場強(qiáng)度的滲碳實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,在這兩個溫度范圍內(nèi),不論是磁場方向平行于滲碳方向,還是垂直于滲碳方向,磁場退火樣品的碳的平均擴(kuò)散距離都小于非磁場退火樣品。對磁場退火樣品來說,碳的擴(kuò)散距離隨著磁場強(qiáng)度的增加逐漸減小,尤其是當(dāng)磁場強(qiáng)度大于1T后,隨著磁場強(qiáng)度的增強(qiáng),碳的擴(kuò)散距離明顯減小,這表明磁場退火可以顯著抑制碳在純鐵中的擴(kuò)散行為。這是由于磁致伸縮作用使得晶格發(fā)生畸變,導(dǎo)致碳的擴(kuò)散系數(shù)降低。并且施加強(qiáng)磁場降低了居里溫度以下的鐵磁性的α-Fe的自擴(kuò)散系數(shù),導(dǎo)致碳原子擴(kuò)散時(shí)所需要的擴(kuò)散激活能增加。 將純鐵試樣分別在930℃、850℃和750℃條件下進(jìn)行不同磁場施加方向的滲碳實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致表明：變換磁場方向和滲碳方向之間夾角,滲碳層厚度并沒有發(fā)生明顯變化,表明磁場方向?qū)μ荚诩冭F中的擴(kuò)散行為影響不明顯。這是由于在多晶體中晶粒取向的隨意性,使得磁致伸縮作用下的易擴(kuò)散方向發(fā)生變化不能保證碳原子沿著某一個確定方向擴(kuò)散。 將純鐵試樣分別在930℃和850℃條件下進(jìn)行磁場梯度為-282T2/m的滲碳實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,結(jié)果表明,在這兩個溫度范圍內(nèi),梯度磁場滲碳處理的樣品中碳的平均擴(kuò)散距離比穩(wěn)恒磁場滲碳處理的樣品都大,表明在負(fù)的磁場梯度下,磁場促進(jìn)了碳在純鐵中的擴(kuò)散行為。此現(xiàn)象歸因于在順磁性的間隙固溶體中的碳原子在負(fù)的梯度磁場作用下受到磁化力作用導(dǎo)致沿著這個方向的碳擴(kuò)散通量增大。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TG111.6
【目錄】：

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【引證文獻(xiàn)】

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