强磁场作用下碳在纯铁中的扩散行为及其机理研究

发布时间：2016-12-31 19:06

  本文关键词：均恒强磁场在材料科学中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

《东北大学》 2011年

强磁场作用下碳在纯铁中的扩散行为及其机理研究

鲁燕  

【摘要】：本论文以实验为基础,选择纯铁(99.99%)作为实验材料,排除了合金元素及杂质元素的影响,分别实施不同工艺条件的强磁场渗碳处理。对处理后的样品分别进行XRD分析、金相和SEM观察,通过与非磁场处理样品的显微组织进行对比,从微观层次全面系统地研究了磁场强度、磁场施加方向以及磁场梯度等影响因素对碳在纯铁中的扩散行为的影响,同时对强磁场的作用机理进行了理论解析。 将纯铁试样分别在930℃和750℃条件下进行不同磁场强度的渗碳实验。结果表明,在这两个温度范围内,不论是磁场方向平行于渗碳方向,还是垂直于渗碳方向,磁场退火样品的碳的平均扩散距离都小于非磁场退火样品。对磁场退火样品来说,碳的扩散距离随着磁场强度的增加逐渐减小,尤其是当磁场强度大于1T后,随着磁场强度的增强,碳的扩散距离明显减小,这表明磁场退火可以显著抑制碳在纯铁中的扩散行为。这是由于磁致伸缩作用使得晶格发生畸变,导致碳的扩散系数降低。并且施加强磁场降低了居里温度以下的铁磁性的α-Fe的自扩散系数,导致碳原子扩散时所需要的扩散激活能增加。 将纯铁试样分别在930℃、850℃和750℃条件下进行不同磁场施加方向的渗碳实验。实验结果一致表明：变换磁场方向和渗碳方向之间夹角,渗碳层厚度并没有发生明显变化,表明磁场方向对碳在纯铁中的扩散行为影响不明显。这是由于在多晶体中晶粒取向的随意性,使得磁致伸缩作用下的易扩散方向发生变化不能保证碳原子沿着某一个确定方向扩散。 将纯铁试样分别在930℃和850℃条件下进行磁场梯度为-282T2/m的渗碳实验。结果表明,结果表明,在这两个温度范围内,梯度磁场渗碳处理的样品中碳的平均扩散距离比稳恒磁场渗碳处理的样品都大,表明在负的磁场梯度下,磁场促进了碳在纯铁中的扩散行为。此现象归因于在顺磁性的间隙固溶体中的碳原子在负的梯度磁场作用下受到磁化力作用导致沿着这个方向的碳扩散通量增大。

【关键词】：
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TG111.6
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 宋建宇;强磁场下铁碳相图的计算和高纯低碳钢微观组织的演变机理[D];东北大学;2009年

2 宫明龙;强磁场对Fe-C相图及高碳钢显微组织的影响[D];东北大学;2008年

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 冯光宏,谢建新;磁场处理对微合金钢相变过程的影响[J];北京科技大学学报;2001年03期

2 王西宁,陈铮,刘兵;磁场对材料固态相变影响的研究进展[J];材料导报;2002年02期

3 王晖,任忠鸣,蒋国昌;均恒强磁场在材料科学中的应用[J];材料科学与工程;2001年02期

4 吴存有,李廷举,温斌,金俊泽;强磁场对球墨铸铁退火处理的影响[J];大连理工大学学报;2004年04期

5 吴兴文，席守谋，杨思品，曾祥模;渗碳零件表面碳浓度精确控制的探讨[J];航空学报;1994年02期

6 郝新江,OHTSUKA Hideyuki;Effect of high magnetic field on phase transformation temperature and microstructure of Fe-based Alloys[J];材料与冶金学报;2005年02期

7 冯光宏,谢建新,朱衍勇;微合金钢磁场处理后的珠光体形貌[J];钢铁研究学报;2003年05期

8 ;Effect of Stable Magnetic Field on the Phase Transformation of Sr3 Steel[J];材料热处理学报;2004年05期

9 王亚男,廖代强,武战军;稳恒磁场对铁素体转变的影响[J];材料热处理学报;2005年05期

10 娄长胜;刘印;王强;张伟强;;梯度强磁场下制备TiAl_3增强铝基复合材料[J];特种铸造及有色合金;2010年09期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 宋建宇;强磁场下铁碳相图的计算和高纯低碳钢微观组织的演变机理[D];东北大学;2009年

2 宫明龙;强磁场对Fe-C相图及高碳钢显微组织的影响[D];东北大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 苏楠子;强磁场和表面纳米化对纯铁渗碳的影响[D];东北大学;2009年

2 吴存有;强磁场作用力对材料组织和性能的影响[D];大连理工大学;2003年

3 方宇明;外磁场对铁基合金中相变热力学及动力学的影响[D];厦门大学;2007年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 吕红明;余卓平;李鹏飞;张英;;声频法测定材料弹性模量的研究[J];工程塑料应用;2010年10期

2 严玲;刘仁东;严平沅;周敬;;汽车用轻质TWIP钢的组织演变规律研究[J];鞍钢技术;2010年01期

3 徐光元;朱涛;潘国平;;冷轧薄板织构的检测及轧制工艺对织构的影响[J];安徽冶金;2003年03期

4 樊新民,孙斐,黄飞;计算渗碳碳浓度的通用程序[J];兵器材料科学与工程;1999年03期

5 张小可;陈锡民;;热处理工艺对Cr17含Ni马氏体不锈钢组织及性能的影响[J];宝钢技术;2009年01期

6 尹大伟;徐滨士;董世运;董丽虹;冯晨;;不同检测环境下磁记忆信号变化研究[J];兵工学报;2007年03期

7 刘恒三,毛卫民,陈冷,冯惠平;退火方式对深冲压钢板晶粒尺寸不均匀性的影响[J];北京科技大学学报;2004年04期

8 王海成,王立锦,冯春,杨涛,于广华;高分辨率磁旋转编码器磁鼓材料的研制[J];北京科技大学学报;2005年03期

9 严玲;唐荻;米振莉;郭锦;;汽车用TWIP钢的力学性能与微观组织[J];北京科技大学学报;2006年08期

10 王海川;张旺胜;廖直友;闵常杰;王世俊;董元篪;;脉冲电场处理对钢的凝固组织和元素分布的影响[J];北京科技大学学报;2007年08期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张小可;陈锡民;;热处理工艺对Cr17含Ni马氏体不锈钢组织及性能的影响[A];第十届中国科协年会论文集（四）[C];2008年

2 王雷;李凡;蒋建清;;纯铜冷轧过程中晶粒取向、织构及晶界角度分布特征的研究[A];第二届全国背散射电子衍射（EBSD）技术及其应用学术会议暨第六届全国材料科学与图像科技学术会议论文集[C];2007年

3 张红杰;金自力;王玉峰;郑丽娟;张志凯;;退火工艺对Fe-0．3％Si电工钢微观组织的影响[A];第二届全国背散射电子衍射（EBSD）技术及其应用学术会议暨第六届全国材料科学与图像科技学术会议论文集[C];2007年

4 王玉峰;李文学;任慧平;靳俊雅;;利用EBSD技术研究高纯铝箔再结晶过程组织及织构的演变规律[A];第二届全国背散射电子衍射（EBSD）技术及其应用学术会议暨第六届全国材料科学与图像科技学术会议论文集[C];2007年

5 王海燕;胡海涛;王玉峰;;退火工艺对IF钢再结晶组织与织构影响的研究[A];第七届全国材料科学与图像科技学术会议论文集[C];2009年

6 师绍广;张清辉;陈冷;;冲压用钢板组织不均匀性研究[A];第七届全国材料科学与图像科技学术会议论文集[C];2009年

7 张艳辉;晁月盛;耿岩;;低频脉冲磁场对非晶合金Fe_(78)Si_9B_(13)稳定性的影响[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅰ[C];2004年

8 王晖;黄晖;李丙乐;王秋良;严陆光;;超导强磁场诱导织构技术在功能材料制备中的应用[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年

9 杨玮玮;刘顺华;杜继柱;;二氧化锰涂覆EPS方法与效能分析[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集（8）[C];2007年

10 梁益龙;雷旻;陈伦军;张晓燕;高宏;;GDL-1型汽车齿轮的微变形、高强韧性材料及热加工工艺的研究与应用[A];贵州省自然科学优秀学术论文集[C];2005年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 郑腾龙;金属板材弹、塑性性质与材料微结构的关系及其试验测量[D];南昌大学;2010年

2 周晓玲;磁场下中碳硅锰钢的扩散型相变研究[D];昆明理工大学;2009年

3 田焜;水泥基电磁防护吸波多功能复合材料的研究[D];武汉理工大学;2010年

4 张红霞;AZ31B镁合金及其TIG焊焊接接头疲劳断裂行为及评定研究[D];太原理工大学;2010年

5 张晶晶;二元铁基Fe-X（X＝Ga，Mn）合金的结构及磁致伸缩研究[D];浙江大学;2010年

6 李传军;磁场下金属凝固过程形核与生长的差热分析研究[D];上海大学;2011年

7 张真;AZ31B镁合金塑性变形行为的相关基础研究[D];中南大学;2011年

8 陈海军;Sr及热处理工艺对Al-Mg-Si-Cu合金板材织构的影响[D];郑州大学;2011年

9 张丽;Fe基双相纳米复合材料的制备与高频性能的研究[D];电子科技大学;2011年

10 刘俊伟;Mg-Al-Zn系合金板材中低温变形研究[D];湖南大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 黎群霞;一种镁锂合金的热变形研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

2 张世英;40CrNi2Mo钢低温力学性能的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年

3 李生志;M2高速钢高能束流表面改性研究[D];沈阳理工大学;2010年

4 张文凤;超高硬韧性耐磨铸钢的研究[D];沈阳理工大学;2010年

5 周顺新;铸态ZK60、AZ80镁合金锻造技术研究[D];沈阳理工大学;2010年

6 郑国昌;23MnB履带板热处理质量控制的研究[D];江西理工大学;2010年

7 赵辉;强磁场下硅锰铸钢等温珠光体相变研究[D];昆明理工大学;2010年

8 肖潇;双向等通道制备超细晶6061铝合金的研究[D];昆明理工大学;2010年

9 罗许;复合挤压制备超细晶铝合金及性能、组织演变的研究[D];昆明理工大学;2009年

10 张国强;重载渗碳齿轮钢的疲劳性能研究[D];昆明理工大学;2009年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 冯光宏,谢建新;磁场处理对微合金钢相变过程的影响[J];北京科技大学学报;2001年03期

2 王西宁,陈铮,刘兵;磁场对材料固态相变影响的研究进展[J];材料导报;2002年02期

3 李喜,王晖,任忠鸣,晋方伟,钟云波,邓康,徐匡迪;稳恒强磁场技术的发展及其在材料科学中的应用[J];材料导报;2002年10期

4 刘新宽,马明亮,席生岐,周敬恩,王渠东,丁文江;氧化铝高能球磨时机械力化学效应研究[J];材料科学与工艺;2000年02期

5 王晖,任忠鸣,蒋国昌;均恒强磁场在材料科学中的应用[J];材料科学与工程;2001年02期

6 周根树，杨根仓，周尧和;深过冷Ni基合金在电磁场中的凝固[J];稀有金属材料与工程;1996年02期

7 宫明龙;王守晶;赵骧;左良;;强磁场下冷却速率对Fe-0.76%C钢先共析铁素体组织的影响[J];材料研究学报;2008年05期

8 王守晶;宋建宇;赵骧;左良;;强磁场下Fe-C合金中碳的质量分数对先共析铁素体形貌的影响[J];东北大学学报(自然科学版);2008年05期

9 李廷举,温斌,张志峰,金俊泽;电磁场作用下材料加工新技术[J];大连理工大学学报;2000年S1期

10 吴存有,李廷举,温斌,金俊泽;强磁场对球墨铸铁退火处理的影响[J];大连理工大学学报;2004年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 宫明龙;强磁场对Fe-C相图及高碳钢显微组织的影响[D];东北大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 吴存有;强磁场作用力对材料组织和性能的影响[D];大连理工大学;2003年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙秀魁;在17～85℃范围内氢在α-Fe中的扩散行为[J];兵器材料科学与工程;1986年01期

2 胡初潜;膜结构对钛／铌快速扩散行为的影响[J];稀有金属;1994年05期

3 ;焊缝中氢的扩散行为及影响因素[J];四川冶金;2013年04期

4 曾强,马书伟,郑运荣,张德堂,王丽娟;铼在镍中的扩散行为研究[J];稀有金属;2002年01期

5 刘朝霞,佟铭明,黄成江,李殿中;低碳钢形变诱导铁素体相变过程中碳的扩散行为[J];金属学报;2004年09期

6 伍怀龙，赵国庆，周筑颖，杨福家，龙兴贵，翟国良，杨时礼，赵鹏翼;氘在钛中的扩散行为[J];核技术;1996年06期

7 李丽媛;陈奕;许中强;周健;王仰东;贺鹤勇;杨为民;;烃类分子在分子筛中扩散行为研究进展[J];化工进展;2014年03期

8 李海斌;黄庆学;帅美荣;王建梅;马勤;;锡原子在25钢表面的扩散行为[J];材料热处理学报;2014年03期

9 杨海瑞,吕俊复,刘青,岳光溪;快速床提升管内颗粒的扩散行为研究[J];中国粉体技术;1999年06期

10 程宏涛;杨建国;刘雪松;方洪渊;;铜/锡界面间扩散行为分子动力学模拟[J];焊接学报;2009年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 吴仲成;彭述明;杨茂年;刘琼;;氦在金属钛中的扩散行为[A];中国工程物理研究院科技年报（2002）[C];2002年

2 蔡良琬;崔蓮仙;梁植权;;核糖核酸在不同离子强度下的扩散行为[A];中国生理科学会学术会议论文摘要汇编（生物化学）[C];1964年

3 赖君玲;刘玲爽;鞠秀芳;刘黎明;宋丽娟;孙兆林;;频率响应法研究噻吩和苯在不同分子筛上的吸附和扩散行为[A];第十五届全国分子筛学术大会论文集[C];2009年

4 杜晓明;李静;吴尔冬;;氢气在离子交换型X沸石中扩散行为的分子动力学研究[A];第十七届全国分子筛学术大会会议论文集[C];2013年

5 陈长安;黄志勇;刘从贤;刘卫东;陈世勋;武志刚;罗言明;;室温、高压氚在HR-2不锈钢中的扩散行为[A];中国工程物理研究院科技年报（2000）[C];2000年

6 白波;郭洪波;宫声凯;;DD6/Ru扩散偶的界面扩散行为研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

7 何学浩;;带电大分子在非对称通道内的扩散行为[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第08分会：高分子科学[C];2014年

8 杜世萱;张余洋;郭伟;江楠;高鸿钧;;电场作用下分子在金属单晶表面自组装及扩散行为的研究[A];中国化学会第27届学术年会第14分会场摘要集[C];2010年

9 刘百军;李建刚;;联苯分子在Al_2O_3膜中扩散行为的研究[A];第十一届全国青年催化学术会议论文集（下）[C];2007年

10 Xuehao He;;带电大分子在非对称通道内的扩散行为(英文)[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第08分会：高分子科学[C];2014年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 任晓;强磁场作用下镍系合金元素扩散行为研究[D];大连理工大学;2010年

2 李东刚;异质金属体系扩散行为和界面反应的强磁场控制研究[D];东北大学;2009年

3 贾彦彦;碲在镍中的扩散行为与晶间脆化机理的研究[D];中国科学院研究生院（上海应用物理研究所）;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 鲁燕;强磁场作用下碳在纯铁中的扩散行为及其机理研究[D];东北大学;2011年

2 玄晓阳;拉应力下10CrSiNiCu钢氢扩散行为研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

3 谢武成;碘在矿物上的吸附与扩散行为研究[D];中国原子能科学研究院;2001年

4 王文丽;强磁场下不同磁性组元的扩散行为研究[D];东北大学;2012年

5 刘恋;CH_4、CO_2及其混合气体在ZIF-8材料中扩散行为的分子模拟研究[D];江西师范大学;2013年

6 马晓敏;强磁场下Al/Cu和Al/Mg二元金属体系扩散行为研究[D];东北大学;2010年

7 尹亮;柴油机冷起动碳氢化合物在分子筛上吸附及扩散行为研究[D];湖南大学;2013年

8 黄燕;硅（100）表面纳米结构及附加硅的沉积扩散行为[D];苏州大学;2004年

9 樊榕;二氧化碳在多元醇中的溶解和扩散行为[D];华东理工大学;2013年

  本文关键词：均恒强磁场在材料科学中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：229941