本文關鍵詞：陶瓷球沖擊AM355不銹鋼機械能助滲滲鋁的研究

  更多相關文章： AM355鋼 陶瓷球沖擊 機械能助滲 滲鋁層 擴散激活能

【摘要】：本文采用陶瓷球沖擊機械能助滲工藝在AM355鋼表面進行滲鋁處理。通過X-射線衍射儀、掃描電鏡、能譜儀等分析手段,研究了陶瓷球參數(shù)(質(zhì)量配比、直徑大小)對組織形貌、化學成分分布及滲鋁層形成速度的影響,并優(yōu)化出最佳的陶瓷球參數(shù)。通過顯微硬度、耐磨性能及抗中溫氧化性能的測試,比較增加陶瓷球沖擊的機械能助滲工藝與粉末包埋滲工藝制備的滲鋁層的性能差異。在此基礎上,考察了滲鋁過程中的滲劑反應、活性原子吸附及擴散環(huán)節(jié),探討了陶瓷球沖擊機械能助滲機制。結(jié)果表明:在相同滲劑條件下,采用不同參數(shù)的陶瓷球沖擊的機械能助滲工藝在550℃×5h的滲鋁條件下所獲得的滲層厚度隨陶瓷球質(zhì)量配比及直徑大小的增加而逐漸降低。當陶瓷球質(zhì)量配比參數(shù)為5wt%,直徑為1mm時,獲得的滲鋁層厚度達到最厚約為59μm,約為傳統(tǒng)粉末包埋滲工藝制備的滲層厚度(31μm)的兩倍,并顯著高于只增加滾筒轉(zhuǎn)速而不增加陶瓷球沖擊的機械能助滲工藝制備的滲層厚度(42μm)。增加陶瓷球沖擊的機械能助滲鋁工藝及傳統(tǒng)粉末包埋滲鋁工藝制備的滲鋁層均主要由Al13Fe4和FeAl3等富鋁化合物相組成。其中,增加陶瓷球沖擊的機械能助滲鋁工藝制備的滲鋁層由粒狀的鋁化物聚集堆垛而成,為單層結(jié)構(gòu),滲層中各元素分布均勻,Al/Fe原子約3:1。并且增加陶瓷球沖擊的機械能助滲工藝制備的滲鋁層表面鋁的含量高于傳統(tǒng)粉末包埋滲工藝制備的滲層。增加陶瓷球沖擊的機械能助滲工藝制備的滲鋁層硬度值為961HV0.2,略高于粉末包埋滲制備的滲鋁層表面的硬度值844.5HV0.2;且前者的磨損體積為340μm3要略小于后者282μm3,兩種工藝制備的滲鋁層的摩擦系數(shù)均保持在0.5~0.6之間。兩種滲鋁工藝制備的滲鋁試樣在600℃氧化100h的氧化增重曲線均呈拋物線規(guī)律,氧化后表面氧含量均明顯增加20wt%以上,無明顯氧化皮脫落現(xiàn)象,在中溫條件下屬于完全抗氧化等級。在550~650℃滲鋁溫度條件下,增加陶瓷球沖擊的機械能助滲工藝制備的滲鋁層的生長速率常數(shù)約為傳統(tǒng)粉末包埋滲鋁工藝的2~3倍;擴散激活能Q明顯低于傳統(tǒng)粉末包埋滲工藝。陶瓷球及滲劑粒子對基體不銹鋼的沖擊與摩擦作用使基體不銹鋼表面的粗糙度增加。陶瓷球沖擊助滲增加了活性鋁原子與試樣的接觸幾率,使活性原子大量吸附在試樣表面增加了表面鋁勢,促進活性原子往基體內(nèi)擴散;而且陶瓷球與滲劑粉末粒子對試樣表面的摩擦沖擊作用,使表面缺陷增加,形成了快速通道,降低了擴散激活能,提高了生長速率常數(shù),加速了滲鋁層的形成。
【關鍵詞】：AM355鋼 陶瓷球沖擊 機械能助滲 滲鋁層 擴散激活能
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.445
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 機械能助滲的研究現(xiàn)狀9-12
• 1.1.1 機械能助滲方法9-11
• 1.1.2 機械能助滲過程11-12
• 1.2 鐵鋁金屬間化合物滲層12-17
• 1.2.1 滲鋁層的制備12-15
• 1.2.2 擴散滲鋁原理15-16
• 1.2.3 滲層的組織結(jié)構(gòu)及性能16-17
• 1.3 課題研究內(nèi)容及意義17-18
• 第二章 試驗內(nèi)容及方法18-23
• 2.1 試驗材料及設備18-19
• 2.1.1 試驗材料18
• 2.1.2 試驗設備18-19
• 2.2 滲鋁層的制備19-20
• 2.3 滲鋁層組織結(jié)構(gòu)觀察20-21
• 2.3.1 顯微組織及元素成分分析20
• 2.3.2 物相結(jié)構(gòu)分析20-21
• 2.4 滲鋁層性能測試21-23
• 2.4.1 顯微硬度測試21
• 2.4.2 耐磨性能測試21-22
• 2.4.3 抗中溫氧化性能測試22-23
• 第三章 滲鋁層組織結(jié)構(gòu)分析及性能研究23-44
• 3.1 陶瓷球質(zhì)量配比對滲鋁層組織結(jié)構(gòu)的影響23-27
• 3.1.1 表面形貌分析23-24
• 3.1.2 截面形貌及元素成分分析24-27
• 3.2 陶瓷球的直徑對滲鋁層組織結(jié)構(gòu)的影響27-32
• 3.2.1 表面形貌分析27-28
• 3.2.2 截面形貌及元素成分分析28-32
• 3.3 滲鋁層表面物相結(jié)構(gòu)分析32-34
• 3.4 滲鋁層的性能表征34-42
• 3.4.1 顯微硬度34-35
• 3.4.2 耐磨性能35-39
• 3.4.3 抗中溫氧化性39-42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 第四章 陶瓷球沖擊機械能助滲機理研究44-54
• 4.1 滲劑反應與原子吸附過程的考察44-47
• 4.2 擴散過程的考察47-51
• 4.3 陶瓷球沖擊機械能助滲鋁層的形成過程51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 第五章 結(jié)論54-56
• 參考文獻56-59
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明59-60
• 致謝60-61

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本文編號：986812