本文關鍵詞：低碳鋼表面納米化及合金化研究

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【摘要】：低碳鋼因其生產(chǎn)技術較成熟，成本較低廉，在工業(yè)生產(chǎn)中作為基礎材料，被廣泛使用。由于生產(chǎn)技術的高速發(fā)展，已有材料不能夠滿足生產(chǎn)對材料的需求，學者們制造了金屬納米晶來改善其性能，或者用合金法來制取不同于基體材料的新材料。 本文選擇低碳鋼中的工業(yè)純鐵和Q235作為實驗材料，通過表面機械研磨（SMAT）的方式對兩種材料進行表面自納米化，分析納米化對其性能的影響，并對工業(yè)純鐵，用熔融鹽法進行滲硅，分析納米化對滲硅相關性能的影響。得出以下主要結(jié)論： 1、機械研磨35min和45min都實現(xiàn)了工業(yè)純鐵表面自納米化，隨著機械研磨時間的增加，納米晶晶粒尺寸逐漸變小，性能的變化規(guī)律是：在腐蝕液中耐蝕性能越來越差，表面粗糙度越來越大，顯微硬度越來越高。納米晶在空氣中放置10個月后發(fā)生了嚴重的腐蝕，，腐蝕的發(fā)生主要集中在表層花紋密集區(qū)域，沿著流變層曲線向材料內(nèi)部延伸，腐蝕深度可達到150μm。 2、Q235鋼在大彈丸（Ф8mm）低頻（50HZ）和小彈丸（Ф4mm）高頻（20KHZ）兩種條件下SMAT都實現(xiàn)了表面自納米化，所得晶粒尺寸分別為29.70nm和30.44nm。與原始試樣相比粗糙度都有明顯提高，分別是原始試樣的8.3倍和30.9倍。小彈丸高頻實驗條件下，粗糙度更大。在腐蝕液中，耐蝕性差別較大，小彈丸高頻條件下試樣較粗晶材料耐蝕性降低，而大彈丸低頻條件下較粗晶材料耐蝕性提高。表面粗糙度的不同是導致材料耐腐蝕性能的差異的主要因素。大彈丸低頻條件下得到的納米化試樣放置空氣中10個月后，材料發(fā)生明顯腐蝕現(xiàn)象，腐蝕方式主要以點蝕為主。另外，SMAT后兩種樣品的表層硬度都有大幅度的提高，分別達到了基體的2.4倍和2.3倍，大彈丸低頻條件下，硬度稍大。 3、利用熔融鹽法可以實現(xiàn)對粗晶純鐵以及SMAT35min和45min后的試樣進行滲硅處理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)了滲硅，生成Fe3Si，對于相同試樣，滲硅時間越長，滲硅深度越深，沿著滲硅方向，硬度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，飽和磁化強度越大。對于滲硅時間相同的不同晶粒尺寸工業(yè)純鐵來說，晶粒越小，滲硅深度越深，顯微硬度越大，飽和磁化強度越大，粗晶滲硅0.5h后不能夠?qū)崿F(xiàn)滲硅。SMAT45min后的工業(yè)純鐵滲硅9h后滲硅深度高達150μm。滲硅對試樣的矯頑力HC和剩磁MR的改變不明顯。SMAT45min后的純鐵滲硅9h后飽和磁化強度最大，為235emu/g。
【關鍵詞】：低碳鋼 表面納米化 硅化物滲層 熔融鹽非電解沉積
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 金屬材料的表面改性11-12
• 1.2 納米材料的發(fā)展與制備12-15
• 1.2.1 納米材料12-13
• 1.2.2 納米材料的制備13-15
• 1.3 金屬材料納米化對性能的影響15-16
• 1.3.1 微觀形貌的影響15
• 1.3.2 硬度的影響15
• 1.3.3 摩擦磨損性能15-16
• 1.3.4 耐蝕性能的影響16
• 1.4 金屬材料合金化的方法和功能16-17
• 1.5 選題意義和研究背景17-19
• 參考文獻19-23
• 第二章 實驗材料及方法23-31
• 2.1 實驗材料23-24
• 2.2 實驗方案24-25
• 2.3 實驗過程25-26
• 2.3.1 表面機械研磨（SMAT）25
• 2.3.2 熔融鹽法滲硅25-26
• 2.4 表征方法26-29
• 2.4.1 表面粗糙度分析26-27
• 2.4.2 微觀組織分析27
• 2.4.3 X 射線衍射分析（XRD）27
• 2.4.4 SEM/EDS 分析27
• 2.4.5 電化學測試27-28
• 2.4.6 顯微硬度測量28
• 2.4.7 磁性分析28-29
• 參考文獻29-31
• 第三章 工業(yè)純鐵 SMAT 后組織結(jié)構(gòu)及其性能的研究31-47
• 3.1 引言31
• 3.2 實驗方法31
• 3.3 結(jié)果與分析31-40
• 3.3.1 宏觀形貌31-32
• 3.3.2 粗糙度分析32-33
• 3.3.3 金相組織觀察33-34
• 3.3.4 截面 SEM+EDS 分析34-36
• 3.3.5 物相分析36-37
• 3.3.6 表面 SEM 分析37-38
• 3.3.7 耐蝕性分析38-39
• 3.3.8 硬度分析39-40
• 3.4 純鐵納米化后在大氣中腐蝕行為的研究40-43
• 3.4.1 腐蝕表面形貌及成分40-43
• 3.4.2 腐蝕截面形貌43
• 3.5 本章小結(jié)43-45
• 參考文獻45-47
• 第四章 Q235 鋼 SMAT 后組織結(jié)構(gòu)及其性能的研究47-65
• 4.1 引言47
• 4.2 實驗方法47-48
• 4.3 結(jié)果與分析48-56
• 4.3.1 Q235 鋼納米化后宏觀形貌48-49
• 4.3.2 表面粗糙度分析49-50
• 4.3.3 金相組織觀察50-51
• 4.3.4 物相分析51-52
• 4.3.5 SEM 分析52-53
• 4.3.6 耐蝕性分析53-55
• 4.3.7 硬度分析55-56
• 4.4 Q235 納米化后空氣中腐蝕行為的研究56-59
• 4.4.1 腐蝕表面形貌研究56-58
• 4.4.2 腐蝕截面形貌58-59
• 4.5 本章小結(jié)59-61
• 參考文獻61-65
• 第五章 純鐵納米化前后滲硅行為的研究65-85
• 5.1 引言65
• 5.2 試驗方法65
• 5.3 純鐵滲硅層的表征65-75
• 5.3.1 滲硅后重量變化65-66
• 5.3.2 物相分析66-69
• 5.3.3 表面 SEM/EDS 分析69-71
• 5.3.4 截面 SEM/EDS 分析71-74
• 5.3.5 滲硅深度分析74-75
• 5.4 純鐵滲硅后性能的影響75-80
• 5.4.1 硬度分析75-78
• 5.4.2 滲硅后磁性能分析78-80
• 5.6 結(jié)論80-83
• 參考文獻83-85
• 第六章 結(jié)論85-87
• 致謝87-89
• 攻讀碩士期間發(fā)表的文章89

【參考文獻】

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本文編號：882951