金屬鋯雙輝等離子表面合金化及其耐磨耐蝕性能
發(fā)布時間：2021-10-11 07:22
鋯和鋯合金具有優(yōu)異的核性能和良好的耐蝕性等特性,但其強度和硬度不高,力學性能和耐磨性需進一步提高。此外,為充分利用其特性,鋯和鋯合金大多應用于非常惡劣環(huán)境,高能粒子輻射、侵蝕性溶液等對鋯材料的破壞作用也對其性能提出了更嚴苛的要求。鋯材料的失效很大一部分是從表面開始的,表面的磨損和腐蝕是對鋯合金最為普遍的破壞方式。因而通過表面處理,進一步提高鋯及其合金的力學性能和化學穩(wěn)定性成為重要研究課題。本研究采用雙輝等離子表面合金化技術,對金屬鋯分別進行滲銅、滲碳、滲鐵、滲氮處理,并對合金化前后試樣的耐磨性和耐蝕性的變化及其機理進行了探討,為鋯合金表面合金化處理提供借鑒。通過正交實驗研究了工藝參數對合金化層的影響;通過X射線衍射儀和掃描電鏡分析了合金化層的組織結構、成分及形貌;通過摩擦系數和磨損輪廓的檢測以及比磨損率的計算等分析了合金化層的摩擦磨損行為;通過檢測合金化層在3.5%NaCl、0.5 mol/L NaOH和0.5 mol/L H2SO4三種溶液中的極化曲線分析了其電化學腐蝕行為。結果表明,以銅、碳、鐵、氮為合金化元素,對純鋯進行雙輝等離子表面合...
【文章來源】：燕山大學河北省
【文章頁數】：128 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
(a)α-Zr和(b)β-Zr的晶體結構
1）實驗設備雙輝等離子表面合金化實驗通過DBY-500型等離子表面冶金爐（北京世紀輝光科技發(fā)展有限公司）進行，如圖2-1所示。該設備主要由爐體、電源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、氣源系統(tǒng)（工作介質為氬氣，滲氮時使用氮氣）、冷卻系統(tǒng)構成。源極和工件由兩組控制電源分別控制，兩者的最大輸出電壓分別為1500 V和1000 V，最大輸出電流分別為15 A和50 A，最大輸出功率分別為23 kW和50 kW。實驗中通過爐體視窗采集樣品實時溫度以對溫度波動進行控制，所用紅外測溫儀為IR-AHS（中高溫用，600～3000 ℃）。圖 2-1 雙輝等離子表面合金化設備Figure 2-1 Double glow plasma surface alloying equipment2）鋯材料實驗所用鋯材為純鋯，其成分如表2-1所示。表 2-1 實驗鋯材化學成分（質量分數）Table 2-1 Ch
燕山大學工學博士學位論文切割加工成尺寸為30 mm × (15～25) mm ×拋光，然后在丙酮中超聲清洗，空氣中干燥，以材合金化元素選擇相應的源極靶材。滲銅、滲碳和、石墨板和純鐵板。滲氮時源極位置安放與工件氣。輔助陰極為不銹鋼材料。工成Φ100 mm × 5 mm圓盤，并在其上規(guī)則鉆孔的進行。源極與工件裝配如圖所示。罩
【參考文獻】：
期刊論文
[1]風力塔架的雙輝等離子表面防護與耐蝕性能[J]. 高春彥,寧艦. 金屬熱處理. 2017(07)
[2]化學氣相沉積單層VIB族過渡金屬硫化物的研究進展[J]. 祝祖送,朱德權,邱俊,易明芳,張杰,聞軍. 人工晶體學報. 2017(06)
[3]等離子氮化處理改善鐵的耐腐蝕性能研究[J]. 凌緒玉,王芳寧. 西南民族大學學報(自然科學版). 2017(03)
[4]QBe1.9銅合金表面等離子Ti+N共滲合金層的摩擦磨損性能研究[J]. 劉琳,申航航,劉小鎮(zhèn),劉小萍. 熱加工工藝. 2017(08)
[5]化學氣相沉積制備毫米級單晶石墨烯的生長條件調控研究[J]. 周國慶,胡林,魏凌志,張發(fā)培. 功能材料. 2017(04)
[6]富Co-layers硬質合金表面滲氮處理微觀結構和性能研究[J]. 弓滿鋒,隋廣洲,連海山,李明圣,莫德云,陳健,伍尚華. 材料導報. 2017(08)
[7]Plasticityimprovement of a Zr-based bulk metallic glass by micro-arc oxidation[J]. Yong-jiang Huang,Peng Xue,Xiang Cheng,Ya-ming Wang,Fu-yang Cao,Zhi-liang Ning,Jian-fei Sun. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2017(04)
[8]CVD技術制備Ta/W層狀復合材料[J]. 祁小紅,鄭旭,蔡宏中,劉少鵬,胡昌義,魏燕. 航空材料學報. 2017(02)
[9]4Cr13鋼基表面SiC/Ta復合涂層的制備及摩擦磨損性能[J]. 王榮,劉小萍,鄭可,高潔,魯明杰,黑鴻君,于盛旺. 中國表面工程. 2017(02)
[10]熱浸鍍鋅鋁鎂鍍層開發(fā)及應用進展[J]. 謝英秀,金鑫焱,王利. 鋼鐵研究學報. 2017(03)
博士論文
[1]ZrN和ZrC薄膜的微觀結構、化學鍵態(tài)、應力、硬度和摩擦學性能關系的研究[D]. 孟慶南.吉林大學 2013
碩士論文
[1]碳化鋯的結構表征與電性能研究[D]. 張育偉.武漢理工大學 2012
[2]42CrMo高強螺栓摩擦系數測量及影響因素研究[D]. 余兆新.浙江工業(yè)大學 2010
[3]高壓處理對AZ91D鎂合金組織及性能的影響[D]. 王建青.燕山大學 2009
[4]原位自生TiB2/Cu復合材料制備及性能研究[D]. 姜艷青.哈爾濱工業(yè)大學 2007
[5]仿生非光滑耐磨表面應力—應變本構關系研究[D]. 錢志輝.吉林大學 2007
[6]基于神經網絡的雙輝等離子表面冶金仿真預測系統(tǒng)的開發(fā)[D]. 李超.南京航空航天大學 2007
本文編號：3430055
【文章來源】：燕山大學河北省
【文章頁數】：128 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
(a)α-Zr和(b)β-Zr的晶體結構
1）實驗設備雙輝等離子表面合金化實驗通過DBY-500型等離子表面冶金爐（北京世紀輝光科技發(fā)展有限公司）進行，如圖2-1所示。該設備主要由爐體、電源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、氣源系統(tǒng)（工作介質為氬氣，滲氮時使用氮氣）、冷卻系統(tǒng)構成。源極和工件由兩組控制電源分別控制，兩者的最大輸出電壓分別為1500 V和1000 V，最大輸出電流分別為15 A和50 A，最大輸出功率分別為23 kW和50 kW。實驗中通過爐體視窗采集樣品實時溫度以對溫度波動進行控制，所用紅外測溫儀為IR-AHS（中高溫用，600～3000 ℃）。圖 2-1 雙輝等離子表面合金化設備Figure 2-1 Double glow plasma surface alloying equipment2）鋯材料實驗所用鋯材為純鋯，其成分如表2-1所示。表 2-1 實驗鋯材化學成分（質量分數）Table 2-1 Ch
燕山大學工學博士學位論文切割加工成尺寸為30 mm × (15～25) mm ×拋光，然后在丙酮中超聲清洗，空氣中干燥，以材合金化元素選擇相應的源極靶材。滲銅、滲碳和、石墨板和純鐵板。滲氮時源極位置安放與工件氣。輔助陰極為不銹鋼材料。工成Φ100 mm × 5 mm圓盤，并在其上規(guī)則鉆孔的進行。源極與工件裝配如圖所示。罩
【參考文獻】：
期刊論文
[1]風力塔架的雙輝等離子表面防護與耐蝕性能[J]. 高春彥,寧艦. 金屬熱處理. 2017(07)
[2]化學氣相沉積單層VIB族過渡金屬硫化物的研究進展[J]. 祝祖送,朱德權,邱俊,易明芳,張杰,聞軍. 人工晶體學報. 2017(06)
[3]等離子氮化處理改善鐵的耐腐蝕性能研究[J]. 凌緒玉,王芳寧. 西南民族大學學報(自然科學版). 2017(03)
[4]QBe1.9銅合金表面等離子Ti+N共滲合金層的摩擦磨損性能研究[J]. 劉琳,申航航,劉小鎮(zhèn),劉小萍. 熱加工工藝. 2017(08)
[5]化學氣相沉積制備毫米級單晶石墨烯的生長條件調控研究[J]. 周國慶,胡林,魏凌志,張發(fā)培. 功能材料. 2017(04)
[6]富Co-layers硬質合金表面滲氮處理微觀結構和性能研究[J]. 弓滿鋒,隋廣洲,連海山,李明圣,莫德云,陳健,伍尚華. 材料導報. 2017(08)
[7]Plasticityimprovement of a Zr-based bulk metallic glass by micro-arc oxidation[J]. Yong-jiang Huang,Peng Xue,Xiang Cheng,Ya-ming Wang,Fu-yang Cao,Zhi-liang Ning,Jian-fei Sun. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2017(04)
[8]CVD技術制備Ta/W層狀復合材料[J]. 祁小紅,鄭旭,蔡宏中,劉少鵬,胡昌義,魏燕. 航空材料學報. 2017(02)
[9]4Cr13鋼基表面SiC/Ta復合涂層的制備及摩擦磨損性能[J]. 王榮,劉小萍,鄭可,高潔,魯明杰,黑鴻君,于盛旺. 中國表面工程. 2017(02)
[10]熱浸鍍鋅鋁鎂鍍層開發(fā)及應用進展[J]. 謝英秀,金鑫焱,王利. 鋼鐵研究學報. 2017(03)
博士論文
[1]ZrN和ZrC薄膜的微觀結構、化學鍵態(tài)、應力、硬度和摩擦學性能關系的研究[D]. 孟慶南.吉林大學 2013
碩士論文
[1]碳化鋯的結構表征與電性能研究[D]. 張育偉.武漢理工大學 2012
[2]42CrMo高強螺栓摩擦系數測量及影響因素研究[D]. 余兆新.浙江工業(yè)大學 2010
[3]高壓處理對AZ91D鎂合金組織及性能的影響[D]. 王建青.燕山大學 2009
[4]原位自生TiB2/Cu復合材料制備及性能研究[D]. 姜艷青.哈爾濱工業(yè)大學 2007
[5]仿生非光滑耐磨表面應力—應變本構關系研究[D]. 錢志輝.吉林大學 2007
[6]基于神經網絡的雙輝等離子表面冶金仿真預測系統(tǒng)的開發(fā)[D]. 李超.南京航空航天大學 2007
本文編號：3430055
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