發(fā)布時(shí)間：2021-12-18 08:24

　　本文利用“HOPE-Ⅰ”型強(qiáng)流脈沖電子束（HCPEB）裝置對(duì)表面預(yù)置Pb和Sn粉末涂層的純Al材料分別進(jìn)行了表面合金化處理,其中Pb/Al體系的輻照次數(shù)為25次和35次,Sn/Al體系的輻照次數(shù)為15次、25次和35次。采用X射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、三維激光掃描電子顯微鏡（3D LSM）以及透射電子顯微鏡（TEM）詳細(xì)分析了合金化處理后樣品表面的相組成、形貌、粗糙度及微觀結(jié)構(gòu)變化。利用顯微硬度計(jì)對(duì)合金化處理前后樣品表面的硬度進(jìn)行了測(cè)試,此外還利用摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)樣品表面的摩擦系數(shù)及磨損率進(jìn)行了測(cè)試,并結(jié)合微觀表征的結(jié)果對(duì)樣品表面性能變化機(jī)理進(jìn)行了相應(yīng)的探討。HCPEB輻照合金化后,XRD分析結(jié)果表明Pb/Al和Sn/Al體系表面都沒(méi)有新相的生成,但Al的衍射峰都向低角方向偏移,即Al晶格發(fā)生膨脹,顯示出Pb和Sn在HCPEB輻照處理后在Al基體中固溶的可能性。進(jìn)一步的表面表征分析結(jié)果顯示,經(jīng)HCPEB輻照后表面都形成了典型的熔坑形貌,并隨輻照次數(shù)的增加而逐漸消失,表面粗糙度也顯著減小,35次輻照后,Pb/Al、Sn/Al體系表面形成的合金化層厚度分別約為15μm... 

【文章來(lái)源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Al-Pb二元體系相圖

并且生成了大量的非晶組織，從而使表面耐腐蝕性能顯著提高。郭峰等人[37]利用 TC4鈦合金電極對(duì) LY12 鋁合金表面進(jìn)行強(qiáng)化，在表面形成了約 30 μm 的鈦鋁合金強(qiáng)化層，如圖 1.2 所示，表面的硬度與磨損性能與原樣比大幅提升；雖然鋁合金表面性能明顯改善，但強(qiáng)化層仍含有少量顯微裂紋和氣孔等缺陷。此外，他們還以硅青銅為電極，在空氣中對(duì) 2A12 鋁合金表面進(jìn)行強(qiáng)化，強(qiáng)化層主要由 CuAl2、CuAl 等金屬間化合物組成；雖含有少量氣孔和合金化不夠均勻等缺陷，但表面硬度與耐磨性較基體顯著提高[38]。王維夫等人[39]利用 ESD 技術(shù)在 ZL101 鋁合金表面沉積 Al-Si 二元合金，研究表明 Si 相均勻分布，形成枝蔓狀的 Si/Al 二元復(fù)合結(jié)構(gòu)，鋁合金表面硬度及抗空蝕性均得到提高。雖然 ESD 技術(shù)具有制備亞穩(wěn)態(tài)合金的特點(diǎn)，在表面合金化及提高材料表面性能方面已取得了一定進(jìn)展，但是此技術(shù)一般都是人工操作，最終得到的涂層質(zhì)量很難控制，具有沉積效率低、沉積層表面粗糙度大、工藝穩(wěn)定性及可靠性差等缺點(diǎn)，同時(shí)沉積時(shí)氣化的金屬也可能會(huì)對(duì)環(huán)境以及人的身體健康造成危害。

強(qiáng)流脈沖電子束作用下 Al 表面 Pb 及 Sn 合金化的微觀結(jié)構(gòu)與性能療、集成電路以及生物工程等領(lǐng)域[41]。離子注入不僅能改變材料表面的成分，還可以改變材料表面的微觀結(jié)構(gòu)，使材料表層生成豐富的點(diǎn)、線、面晶體缺陷，這些缺陷結(jié)構(gòu)所具備的儲(chǔ)藏能可為互不相溶體系元素間的擴(kuò)散和固態(tài)非晶化反應(yīng)提供驅(qū)動(dòng)力。大量研究表明，用離子束注入技術(shù)能夠在材料表面形成非晶、納米晶以及過(guò)飽和固溶體等非平衡組織，從而一定程度上提高基體的表面性能。鋁合金表面最常用的注入元素為 N 和 C，一些金屬如 Ti、Mo 和 Cr 等也可用作注入元素。戰(zhàn)再吉等人[42]將 N 離子注入 2014 和 2024 鋁合金表面，研究結(jié)果表明在表面形成了硬質(zhì) AlN 以及 N 的過(guò)飽和固溶體，同時(shí)納米 AlN 顆粒與 Al 基體存在一定取向關(guān)系，如圖 1.3(a)-(c)所示，且表層具有高密度的位錯(cuò)(圖 1.3(d))，鋁合金表面的摩擦系數(shù)在注入 N+后明顯減小，耐磨性隨著 N+劑量的增加逐漸改善。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3542007