發(fā)布時間：2018-12-13 15:53

【摘要】：自上世紀90年代以來,許多科研工作者對釤鐵合金滲氮展開了研究工作,但是目前多數(shù)釤鐵合金滲氮主要集中在低溫固態(tài)粉末滲氮方面,其最大的缺點就是氮化時間長,氮化不均勻,氮化效率低。針對低溫固態(tài)粉末滲氮的缺點,本課題提出了釤鐵合金熔體滲氮。本文首先建立了釤鐵合金底吹氣泡滲氮動力學模型,研究了底吹氣泡生成模型:氣泡生成的最小壓力與外界氣壓、吹氣管半徑的關(guān)系;氣泡的生長模型:外界大氣壓越大,氣泡的生長速率越慢;氣泡傳質(zhì)模型:在氣泡上浮過程中,氣泡的傳質(zhì)速率先增加后減小。最后闡述了氣泡上浮至液面后發(fā)生聚并破碎的機理。其次進行了釤鐵合金熔體滲氮實驗。本實驗采用了兩種滲氮方法,一種是釤鐵合金熔體靜置滲氮,另一種是釤鐵合金熔體底吹氮氣泡滲氮。通過釤鐵合金熔體靜置滲氮實驗發(fā)現(xiàn),由于靜置滲氮時間長,釤鐵合金中的釤揮發(fā)嚴重,又因為熔煉爐腔內(nèi)存在少量空氣,其中的氧與揮發(fā)的釤形成氧化釤覆蓋在基體表面,進而阻止氮元素向釤鐵合金中擴散,因此,靜置滲氮并沒有達到很好的效果。釤鐵合金底吹氣泡滲氮熔煉時間短,有效避免了釤的揮發(fā)。基體中存在三種相組織,分別是α-Fe相、Sm2Fe17相和富釤相,并且在Sm2Fe17相中發(fā)現(xiàn)含有氮元素,其含量最高可以達到0.9%左右。分析認為影響其氮元素的含量沒有達到預(yù)期Sm2Fe17N3中氮元素的含量有兩點原因,一是由于釤鐵合金原料中含有碳元素,同為間隙原子的碳也影響了氮原子的滲入;二是滲氮完成后試樣基體中仍然有α-Fe相和富釤相,基體并不是均一的Sm2Fe17相。此外,滲氮溫度、滲氮時間和滲氮流量的增加均有助于提高釤鐵合金中的含氮量。
[Abstract]:Since the 1990s, many researchers have carried out research work on samarium ferroalloy nitriding, but at present most samarium ferroalloy nitriding is mainly concentrated in low temperature solid powder nitriding, its biggest disadvantage is the long nitriding time. The nitridation is uneven and the nitriding efficiency is low. Aiming at the shortcoming of low temperature solid powder nitriding, this paper presents the nitriding of samarium ferroalloy melt. In this paper, the nitriding kinetics model of samarium ferroalloy bottom blowing bubble is established, and the formation model of bottom blowing bubble is studied: the relationship between the minimum pressure of bubble formation and external pressure and the radius of blowing pipe; Bubble growth model: the higher the external atmospheric pressure, the slower the bubble growth rate; the bubble mass transfer model: in the bubble floating process, the bubble mass transfer rate increases first and then decreases. Finally, the mechanism of aggregation and breakup of bubbles after floating to liquid level is described. Secondly, nitriding experiment of samarium ferroalloy melt was carried out. In this experiment, two nitriding methods were used, one was static nitriding of samarium ferroalloy melt, the other was nitriding with bottom blowing nitrogen bubble of samarium ferroalloy melt. Through the static nitriding experiment of samarium ferroalloy melt, it is found that because of the long standing nitriding time, the samarium volatilization in samarium ferroalloy is serious, and because there is a small amount of air in the furnace cavity, the oxygen and the volatile samarium form the oxide samarium to cover the matrix surface. The diffusion of nitrogen elements into samarium ferroalloy was prevented, so the static nitriding did not achieve a good effect. Samarium ferroalloy bottom blowing nitriding melting time is short, effectively avoiding the volatilization of samarium. There are three phases in the matrix, namely 偽-Fe phase, Sm2Fe17 phase and rich phase. It is found that there are nitrogen elements in the Sm2Fe17 phase, the highest content of which is about 0.9%. It is concluded that there are two reasons why the nitrogen content of samarium ferroalloy does not reach the expected content of nitrogen in Sm2Fe17N3. One reason is that the carbon in samarium ferroalloy material also affects the infiltration of nitrogen atoms. Second, there are 偽-Fe phase and rich phase in the matrix after nitriding, and the matrix is not homogeneous Sm2Fe17 phase. In addition, the increase of nitriding temperature, nitriding time and nitriding flow rate can improve the nitrogen content in samarium ferroalloy.
【學位授予單位】：華北理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG156.82

【參考文獻】

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本文編號：2376800