發(fā)布時(shí)間：2020-05-17 08:51

【摘要】：本文結(jié)合磁控濺射和電子束輻照技術(shù)對(duì)M50鋼進(jìn)行表面合金化處理,以提高其在極端條件下的綜合性能。通過改變預(yù)鍍層厚度、輻照電壓及輻照次數(shù)等參數(shù),研究了不同工藝參數(shù)對(duì)合金化層的組織結(jié)構(gòu)及性能的影響。研究內(nèi)容分為三部分:第一部分是磁控濺射沉積0Cr25Ni20預(yù)鍍層的組織結(jié)構(gòu);第二部分為電子束輻照0Cr25Ni20合金化層的組織結(jié)構(gòu);第三部分為合金化層的性能分析。通過SEM和XRD分析0Cr25Ni20預(yù)鍍層及合金化層的組織結(jié)構(gòu),結(jié)果表明,通過磁控濺射沉積的不銹鋼預(yù)鍍層表面均勻致密,沒有明顯的裂紋等缺陷。高倍電鏡下觀察預(yù)鍍層表面呈現(xiàn)胞狀凸起,薄膜內(nèi)主要為柱狀晶結(jié)構(gòu),主要物相為面心立方結(jié)構(gòu)的(Cr-Ni-Fe-C)奧氏體相。當(dāng)用電子束輻照預(yù)鍍層時(shí),會(huì)產(chǎn)生較多的熔坑,隨著輻照電壓的增大,熔坑密度呈下降趨勢,表面趨于光滑平整。在輻照電壓相同的情況下,經(jīng)過預(yù)輻照的合金化層表面碳化物的數(shù)量有所減少。當(dāng)采用較小的輻照電壓和較低的輻照次數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),表面合金化層的元素含量與預(yù)鍍層元素含量一致;當(dāng)輻照電壓較大或輻照次數(shù)較多時(shí),表面的Ni元素?fù)]發(fā)導(dǎo)致含量較少,表面預(yù)鍍層由于應(yīng)力作用而出現(xiàn)剝落。經(jīng)電子束輻照后的合金化層主要物相為奧氏體相和具有體心立方結(jié)構(gòu)的Fe-Cr固溶體相。不同預(yù)鍍層厚度不影響合金化層內(nèi)的相組成,且隨著輻照電壓的增大,奧氏體相的含量明顯升高。經(jīng)過合金化處理后,表面的硬度、摩擦磨損性能和耐腐蝕性能有了一定的變化,工藝參數(shù)對(duì)性能的影響較大。經(jīng)電子束輻照后的表面彈性模量均為250GPa左右,表面顯微硬度在7-12GPa之間,當(dāng)參數(shù)為預(yù)鍍層厚度700nm、輻照電壓25k V時(shí),表面顯微硬度達(dá)到峰值約12GPa。輻照后的合金化層主要由Fe-Cr固溶體相和殘余奧氏體相組成,主要強(qiáng)化機(jī)制為固溶強(qiáng)化,并沒有形成高硬度的金屬間化合物,所以表面硬度均有所降低。當(dāng)合金化參數(shù)為輻照電壓10k V,輻照5次時(shí),試樣的耐磨性能最好,摩擦系數(shù)上升速率較為緩慢,合金化層主要磨損機(jī)制為氧化磨損和粘著磨損。表面合金化處理后,腐蝕電位較原始M50鋼試樣有明顯提升,自腐蝕電流有了明顯的下降。根據(jù)鹽霧腐蝕和鹽水浸泡實(shí)驗(yàn)后的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),合金化處理后的試樣表面質(zhì)量較原始M50鋼增強(qiáng),腐蝕失重減小,耐腐蝕性能增加。最終結(jié)果表明強(qiáng)流脈沖電子束表面合金化技術(shù)在一定程度上提高了M50鋼的綜合性能,其中耐腐蝕性能有了較大提高。
【圖文】：

AISI420不銹鋼經(jīng)電子束輻照處理后的耐腐蝕性能[21]

圖 1-5 用不同濺射功率沉積的 InN 膜的 XRD 衍射圖譜[27]inShaochen[28]等人用磁控濺射技術(shù)將 ZrN 薄膜沉積在鋯合金基體上，
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG174.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2668255