發(fā)布時(shí)間：2021-08-28 04:31

　　鋯及其合金是20世紀(jì)30年代發(fā)展起來(lái)的一種重要的金屬,因其具有優(yōu)異的物理、化學(xué)性能而被廣泛應(yīng)用于石油化工、醫(yī)療器械、核工業(yè)系統(tǒng)等領(lǐng)域,特別是在核用鋯合金的開發(fā)以及應(yīng)用,創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,但是,在核反應(yīng)堆的高溫環(huán)境下,鋯極易發(fā)生氧化反應(yīng),從而降低其優(yōu)良的性能,金屬表面改性技術(shù)被認(rèn)為是一種有效且經(jīng)濟(jì)的提高金屬表層性能的方法,對(duì)鋯及其合金進(jìn)行表面改性,在提高其抗氧化性能的同時(shí),對(duì)保證鋯合金優(yōu)異的使用性能具有深遠(yuǎn)的意義。通過(guò)物理氣相沉積技術(shù)在鋯合金表面制備保護(hù)性涂層能有效改善合金基體的耐磨、耐腐蝕性能,提高其耐事故能力。但是,采用此方法制備的涂層與鋯基合金的結(jié)合強(qiáng)度較差,為機(jī)械結(jié)合,在長(zhǎng)期的工況環(huán)境下,涂層易剝落,進(jìn)而失去保護(hù)基材的作用;而激光微熔技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)涂層與基材的冶金結(jié)合,增強(qiáng)涂層與基材的結(jié)合強(qiáng)度。然而,經(jīng)過(guò)激光微熔后的涂層,涂層表面會(huì)因?yàn)橥繉硬牧陷^脆、涂層與基材線膨脹系數(shù)差異較大、激光加熱冷卻速度較快而產(chǎn)生熱應(yīng)力等諸多因素而導(dǎo)致涂層出現(xiàn)裂紋。本文以鋯合金為基體,通過(guò)磁控濺射技術(shù)在其表面制備了NiCr復(fù)合涂層,并利用光纖激光器對(duì)涂層進(jìn)行了激光微熔處理,研究了不同工藝參數(shù)下（涂... 

【文章來(lái)源】：南華大學(xué)湖南省

【文章頁(yè)數(shù)】：58 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Cr20Ni80自制靶材Fig.2.1Cr20Ni80homemadetargetmate

第二章實(shí)驗(yàn)材料、方法及設(shè)備9第二章實(shí)驗(yàn)材料、方法及設(shè)備2.1試驗(yàn)材料及準(zhǔn)備工作2.1.1實(shí)驗(yàn)材料本實(shí)驗(yàn)基材為鋯合金板（Zr-4）其主要成分如表2.1所示，經(jīng)過(guò)線切割加工將合金板切割成20×20×5㎜3的塊狀試樣；試驗(yàn)所用靶材為自制的Cr20Ni80合金靶材，靶材材料由廣東高漢有限公司提供的Cr20Ni80合金棒材，棒材直徑為85mm，其主要成分如表2.2所示。合金棒材經(jīng)銑床及磨床加工成所需尺寸的靶材。如圖2.1所示為靶材成品圖，圖2.2為靶材鍍膜前后對(duì)比圖。表2.1Zr-4主要成分Table2.1MaincomponentsofZr-4元素組成SnFeGrZr含量%1.2~1.70.18~0.240.07~0.13余量表2.2Cr20Ni80合金棒成分Table2.2CompositionofCr20Ni80alloybar元素組成鉻磷硫鎳鋁碳錳硅鐵含量%230.0200.015余量0.500.080.601.61.0圖2.1Cr20Ni80自制靶材圖2.2Cr20Ni80合金靶材鍍膜前后對(duì)比Fig.2.1Cr20Ni80homemadetargetmaterialFig.2.2ComparisonofCr20Ni80alloytargetbeforeandaftercoating2.1.2準(zhǔn)備工作將線切割制備的鋯合金塊狀試樣依次經(jīng)過(guò)180#、400#、600#、800#、1000#、1200#金相砂紙打磨，后經(jīng)機(jī)械拋光，得到表面較光滑而且無(wú)劃痕的塊狀試樣；在將試樣放入真空鍍膜設(shè)備前，嚴(yán)格按照涂層清洗工藝路線進(jìn)行清洗，以洗去試樣表面的灰塵、油脂等雜物，其清洗工藝流程為：

南華大學(xué)碩士學(xué)位論文10（1）常溫下水清洗，清洗時(shí)間為3-4分鐘，洗去試樣表面的顆粒及灰塵；（2）將試樣放入超聲波清洗儀器中，加入無(wú)水乙醇，設(shè)置清洗溫度為45-50℃，清洗時(shí)間10-20分鐘，以洗去試樣表面油脂；（3）干燥：溫度50℃真空干燥箱，干燥時(shí)間為30分鐘將清洗完試樣，進(jìn)行稱重，以便涂層制備完成后測(cè)量試樣的增重量，從而計(jì)算涂層的厚度，其涂層厚度計(jì)算公式如式2.1所示：PSGh………………………………（2.1）其中：h為膜層厚度；G為試樣增重量：S為試樣接收鍍膜的表面積；P為膜層材料的材料密度。試樣稱重后用專用夾具將其裝夾，如圖2.3所示，后裝機(jī)，自此鍍膜前準(zhǔn)備工作已經(jīng)完成。圖2.3試樣夾具Fig.2.3Fixtureofsample2.2涂層制備儀器設(shè)備2.2.1磁控濺射涂層設(shè)備將清洗、稱重后的試樣裝入真空鍍膜裝置，開始制膜過(guò)程。本實(shí)驗(yàn)使用的涂層沉積儀器為多功能硬質(zhì)薄膜鍍膜機(jī)，如圖2.4所示。該套設(shè)備主要分為控制柜、真空室、冷卻水機(jī)三部分，其中控制柜的主要功能是用來(lái)控制和反饋真空室內(nèi)的


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