本文關鍵詞：均恒強磁場在材料科學中的應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《東北大學》 2011年

強磁場作用下碳在純鐵中的擴散行為及其機理研究

魯燕  

【摘要】：本論文以實驗為基礎,選擇純鐵(99.99%)作為實驗材料,排除了合金元素及雜質元素的影響,分別實施不同工藝條件的強磁場滲碳處理。對處理后的樣品分別進行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行對比,從微觀層次全面系統(tǒng)地研究了磁場強度、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散行為的影響,同時對強磁場的作用機理進行了理論解析。 將純鐵試樣分別在930℃和750℃條件下進行不同磁場強度的滲碳實驗。結果表明,在這兩個溫度范圍內,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,碳的擴散距離隨著磁場強度的增加逐漸減小,尤其是當磁場強度大于1T后,隨著磁場強度的增強,碳的擴散距離明顯減小,這表明磁場退火可以顯著抑制碳在純鐵中的擴散行為。這是由于磁致伸縮作用使得晶格發(fā)生畸變,導致碳的擴散系數(shù)降低。并且施加強磁場降低了居里溫度以下的鐵磁性的α-Fe的自擴散系數(shù),導致碳原子擴散時所需要的擴散激活能增加。 將純鐵試樣分別在930℃、850℃和750℃條件下進行不同磁場施加方向的滲碳實驗。實驗結果一致表明：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,表明磁場方向對碳在純鐵中的擴散行為影響不明顯。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散。 將純鐵試樣分別在930℃和850℃條件下進行磁場梯度為-282T2/m的滲碳實驗。結果表明,結果表明,在這兩個溫度范圍內,梯度磁場滲碳處理的樣品中碳的平均擴散距離比穩(wěn)恒磁場滲碳處理的樣品都大,表明在負的磁場梯度下,磁場促進了碳在純鐵中的擴散行為。此現(xiàn)象歸因于在順磁性的間隙固溶體中的碳原子在負的梯度磁場作用下受到磁化力作用導致沿著這個方向的碳擴散通量增大。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TG111.6
【目錄】：

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