金属基材料表面氟化物熔盐热扩散法制备碳化物涂层的研究

发布时间：2020-05-03 16:25

【摘要】：碳化物涂层由于其高硬度、耐磨损、抗氧化、耐高温、耐腐蚀的特性,在材料表面涂层领域有广泛的应用前景。熔盐热扩散法(TD)是一项材料表面涂覆碳化物涂层的重要技术。但通常熔盐TD技术使用的熔盐主要是硼酸盐和氯化物盐。硼酸盐存在着流动性差,粘度大,残盐不易清洗,能制备涂层的种类有限的缺点;氯盐腐存在着蚀性大,容易挥发等缺点,这些制约着TD技术在碳化物涂层制备领域中的应用。为可克服上述缺点,提高碳化物涂层的性能并扩大制备碳化物涂层的种类,本文采用高纯的FLiNaK熔盐,开展在金属基材料表面TD法制备碳化物涂层的研究,主要研究内容如下:研制了专用的氟化物熔盐TD法处理设备。该设备不仅能满足TD处理所需的高温环境(一般处理温度在800°C以上),而且还能控制设备中的气氛,并满足了材料样品放入和取出的需要。利用FLiNaK熔盐,用TD法成功制备出高品质的碳化铬涂层,并系统研究了基体材料、熔盐组分、处理时间、处理温度等因素与碳化铬涂层形成的关系。研究发现,在处理温度一定的情况下,基体材料碳的活度越大形成的涂层越厚;熔盐中原子态铬的浓度越高,也越有利于碳化铬涂层的形成;随着处理时间的延长,样片的增重量和厚度均在增大;发现球磨铸铁QT600-3上涂覆的碳化铬涂层结构依次为:M_(23)C_6,M_7C_3,M_3C和γ-Fe(M=Cr,Fe)。并获取了球墨铸铁QT600-3碳化铬涂层厚度与处理时间和温度的关系式:(?)研究了灰铸铁HT250上的碳化铬涂层的力学性能,发现碳化铬涂层的硬度与基体材料相比,提高了约6倍,达到20.5GPa,涂层的耐磨性也有所提高。另外,在H13钢上制备出碳化锆和碳化钨涂层。其中碳化锆涂层为厚度约2μm的片状棕黑色的ZrC结构;碳化钨涂层为厚度约7μm的颗粒状灰绿的Fe_3W_3C结构。
【图文】：

性能及其应用的有三种结构：Cr23C6、Cr7C3、Cr3C2[4-6]。其部表 1.1 碳化铬的部分物理性质[4]Table 1.1 Partial physical properties of chromium carbide用第一性原理，选择了合适的价电子，倒易空间的 K 点等参数，优化了三种不同晶型碳化物的晶]。

图 1.2 WC 六方晶胞结构图[34]Figure 1.2 Unit cell of hexagonal WC很高的熔点，，硬度，耐磨性，良好的导热和导电性涂层和催化等领域具有广泛的应用[35-38]。的性能及其应用有 ZrC 相，具有典型的 NaCl 型面心立方结构。其晶和 C 原子各自都被六个邻近的其他原子围绕着。Z非化学计量比的化合物（化合物中的化学成分与晶体格点的比例不相符[39]），在宽的温度范围内具有良好很高的熔点和硬度，同时还有良好的导热，导电性能陶瓷复合材料，功能材料等领域具有广泛的应用[42-4
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.4

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 叶小舟;;低温制备碳化物的研究进展[J];重庆文理学院学报(社会科学版);2015年02期

2 刘涛;董加胜;李辉;李志军;周兴泰;楼琅洪;;GH3535合金在700℃和900℃的氧化行为[J];材料研究学报;2014年12期

3 徐雅欣;曾潮流;;熔盐电堆的材料腐蚀[J];中国腐蚀与防护学报;2014年03期

4 王东生;田宗军;沈理达;黄因慧;;激光熔覆技术研究现状及其发展[J];应用激光;2012年06期

5 肇国锋;张佳平;岳阳;王璐;袁福河;;用烧结型粉末喷涂的镍铬-碳化铬耐磨涂层[J];热喷涂技术;2012年02期

6 秦芳;吴晓春;杨浩鹏;;TD法混合盐浴渗钒在SDC99钢上的研究[J];上海金属;2012年02期

7 孙启坤;王华昌;王华君;;TD法盐浴渗铌工艺及覆层性能研究[J];热加工工艺;2012年04期

8 闵婷;高义民;李烨飞;杨莹;李瑞涛;谢小军;;第一性原理研究碳化铬的电子结构、硬度和德拜温度[J];稀有金属材料与工程;2012年02期

9 韩永梅;;温度对碳化钨涂层耐磨性能的影响[J];焊接技术;2012年01期

10 吴笛;;物理气相沉积技术的研究进展与应用[J];机械工程与自动化;2011年04期

相关博士学位论文 前7条

1 刘涛;碳化锆基复合涂层结构与抗烧蚀性能研究[D];中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所);2018年

2 彭浩;氟熔盐体系腐蚀杂质及氧化物溶解行为的研究[D];中国科学院研究生院(上海应用物理研究所);2017年

3 王连莉;碳化钨铝相和非晶碳相的结构与力学性质的模拟研究[D];吉林大学;2014年

4 陈赵扬;碳化钨材料的可控制备及其电催化性能研究[D];浙江工业大学;2011年

5 赵敏海;等离子熔化—注射制备碳化物增强涂层组织及耐磨性能研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

6 刘秀娟;模具钢表面TD法制备碳化钒覆层的研究[D];武汉理工大学;2007年

7 池成忠;碳钢表面中温双辉等离子渗铬合金化及渗层中碳迁移的研究[D];太原理工大学;2004年

相关硕士学位论文 前6条

1 柯鹏;铜合金基体热喷涂NiCr-Cr_3C_2梯度涂层制备及性能研究[D];安徽工业大学;2017年

2 孙才沅;基于热扩散法的钢基表面钛复合膜的制备及性能研究[D];西南石油大学;2017年

3 赵雪兵;等离子喷涂/喷焊Ni-WC涂层制备及显微组织细化机制计算[D];燕山大学;2016年

4 桂单明;碳钢表面PIRAC法制备碳化铬涂层[D];西北农林科技大学;2014年

5 张育伟;碳化锆的结构表征与电性能研究[D];武汉理工大学;2012年

6 蔺涛涛;几种热作模具材料表面TD渗铬的工艺研究[D];武汉理工大学;2010年

本文编号：2647796