金属锆双辉等离子表面合金化及其耐磨耐蚀性能
发布时间：2021-10-11 07:22
锆和锆合金具有优异的核性能和良好的耐蚀性等特性,但其强度和硬度不高,力学性能和耐磨性需进一步提高。此外,为充分利用其特性,锆和锆合金大多应用于非常恶劣环境,高能粒子辐射、侵蚀性溶液等对锆材料的破坏作用也对其性能提出了更严苛的要求。锆材料的失效很大一部分是从表面开始的,表面的磨损和腐蚀是对锆合金最为普遍的破坏方式。因而通过表面处理,进一步提高锆及其合金的力学性能和化学稳定性成为重要研究课题。本研究采用双辉等离子表面合金化技术,对金属锆分别进行渗铜、渗碳、渗铁、渗氮处理,并对合金化前后试样的耐磨性和耐蚀性的变化及其机理进行了探讨,为锆合金表面合金化处理提供借鉴。通过正交实验研究了工艺参数对合金化层的影响;通过X射线衍射仪和扫描电镜分析了合金化层的组织结构、成分及形貌;通过摩擦系数和磨损轮廓的检测以及比磨损率的计算等分析了合金化层的摩擦磨损行为;通过检测合金化层在3.5%NaCl、0.5 mol/L NaOH和0.5 mol/L H2SO4三种溶液中的极化曲线分析了其电化学腐蚀行为。结果表明,以铜、碳、铁、氮为合金化元素,对纯锆进行双辉等离子表面合...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
(a)α-Zr和(b)β-Zr的晶体结构
1）实验设备双辉等离子表面合金化实验通过DBY-500型等离子表面冶金炉（北京世纪辉光科技发展有限公司）进行，如图2-1所示。该设备主要由炉体、电源系统、真空系统、气源系统（工作介质为氩气，渗氮时使用氮气）、冷却系统构成。源极和工件由两组控制电源分别控制，两者的最大输出电压分别为1500 V和1000 V，最大输出电流分别为15 A和50 A，最大输出功率分别为23 kW和50 kW。实验中通过炉体视窗采集样品实时温度以对温度波动进行控制，所用红外测温仪为IR-AHS（中高温用，600～3000 ℃）。图 2-1 双辉等离子表面合金化设备Figure 2-1 Double glow plasma surface alloying equipment2）锆材料实验所用锆材为纯锆，其成分如表2-1所示。表 2-1 实验锆材化学成分（质量分数）Table 2-1 Ch
燕山大学工学博士学位论文切割加工成尺寸为30 mm × (15～25) mm ×抛光，然后在丙酮中超声清洗，空气中干燥，以材合金化元素选择相应的源极靶材。渗铜、渗碳和、石墨板和纯铁板。渗氮时源极位置安放与工件气。辅助阴极为不锈钢材料。工成Φ100 mm × 5 mm圆盘，并在其上规则钻孔的进行。源极与工件装配如图所示。罩
【参考文献】：
期刊论文
[1]风力塔架的双辉等离子表面防护与耐蚀性能[J]. 高春彦,宁舰. 金属热处理. 2017(07)
[2]化学气相沉积单层VIB族过渡金属硫化物的研究进展[J]. 祝祖送,朱德权,邱俊,易明芳,张杰,闻军. 人工晶体学报. 2017(06)
[3]等离子氮化处理改善铁的耐腐蚀性能研究[J]. 凌绪玉,王芳宁. 西南民族大学学报(自然科学版). 2017(03)
[4]QBe1.9铜合金表面等离子Ti+N共渗合金层的摩擦磨损性能研究[J]. 刘琳,申航航,刘小镇,刘小萍. 热加工工艺. 2017(08)
[5]化学气相沉积制备毫米级单晶石墨烯的生长条件调控研究[J]. 周国庆,胡林,魏凌志,张发培. 功能材料. 2017(04)
[6]富Co-layers硬质合金表面渗氮处理微观结构和性能研究[J]. 弓满锋,隋广洲,连海山,李明圣,莫德云,陈健,伍尚华. 材料导报. 2017(08)
[7]Plasticityimprovement of a Zr-based bulk metallic glass by micro-arc oxidation[J]. Yong-jiang Huang,Peng Xue,Xiang Cheng,Ya-ming Wang,Fu-yang Cao,Zhi-liang Ning,Jian-fei Sun. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2017(04)
[8]CVD技术制备Ta/W层状复合材料[J]. 祁小红,郑旭,蔡宏中,刘少鹏,胡昌义,魏燕. 航空材料学报. 2017(02)
[9]4Cr13钢基表面SiC/Ta复合涂层的制备及摩擦磨损性能[J]. 王荣,刘小萍,郑可,高洁,鲁明杰,黑鸿君,于盛旺. 中国表面工程. 2017(02)
[10]热浸镀锌铝镁镀层开发及应用进展[J]. 谢英秀,金鑫焱,王利. 钢铁研究学报. 2017(03)
博士论文
[1]ZrN和ZrC薄膜的微观结构、化学键态、应力、硬度和摩擦学性能关系的研究[D]. 孟庆南.吉林大学 2013
硕士论文
[1]碳化锆的结构表征与电性能研究[D]. 张育伟.武汉理工大学 2012
[2]42CrMo高强螺栓摩擦系数测量及影响因素研究[D]. 余兆新.浙江工业大学 2010
[3]高压处理对AZ91D镁合金组织及性能的影响[D]. 王建青.燕山大学 2009
[4]原位自生TiB2/Cu复合材料制备及性能研究[D]. 姜艳青.哈尔滨工业大学 2007
[5]仿生非光滑耐磨表面应力—应变本构关系研究[D]. 钱志辉.吉林大学 2007
[6]基于神经网络的双辉等离子表面冶金仿真预测系统的开发[D]. 李超.南京航空航天大学 2007
本文编号：3430055
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
(a)α-Zr和(b)β-Zr的晶体结构
1）实验设备双辉等离子表面合金化实验通过DBY-500型等离子表面冶金炉（北京世纪辉光科技发展有限公司）进行，如图2-1所示。该设备主要由炉体、电源系统、真空系统、气源系统（工作介质为氩气，渗氮时使用氮气）、冷却系统构成。源极和工件由两组控制电源分别控制，两者的最大输出电压分别为1500 V和1000 V，最大输出电流分别为15 A和50 A，最大输出功率分别为23 kW和50 kW。实验中通过炉体视窗采集样品实时温度以对温度波动进行控制，所用红外测温仪为IR-AHS（中高温用，600～3000 ℃）。图 2-1 双辉等离子表面合金化设备Figure 2-1 Double glow plasma surface alloying equipment2）锆材料实验所用锆材为纯锆，其成分如表2-1所示。表 2-1 实验锆材化学成分（质量分数）Table 2-1 Ch
燕山大学工学博士学位论文切割加工成尺寸为30 mm × (15～25) mm ×抛光，然后在丙酮中超声清洗，空气中干燥，以材合金化元素选择相应的源极靶材。渗铜、渗碳和、石墨板和纯铁板。渗氮时源极位置安放与工件气。辅助阴极为不锈钢材料。工成Φ100 mm × 5 mm圆盘，并在其上规则钻孔的进行。源极与工件装配如图所示。罩
【参考文献】：
期刊论文
[1]风力塔架的双辉等离子表面防护与耐蚀性能[J]. 高春彦,宁舰. 金属热处理. 2017(07)
[2]化学气相沉积单层VIB族过渡金属硫化物的研究进展[J]. 祝祖送,朱德权,邱俊,易明芳,张杰,闻军. 人工晶体学报. 2017(06)
[3]等离子氮化处理改善铁的耐腐蚀性能研究[J]. 凌绪玉,王芳宁. 西南民族大学学报(自然科学版). 2017(03)
[4]QBe1.9铜合金表面等离子Ti+N共渗合金层的摩擦磨损性能研究[J]. 刘琳,申航航,刘小镇,刘小萍. 热加工工艺. 2017(08)
[5]化学气相沉积制备毫米级单晶石墨烯的生长条件调控研究[J]. 周国庆,胡林,魏凌志,张发培. 功能材料. 2017(04)
[6]富Co-layers硬质合金表面渗氮处理微观结构和性能研究[J]. 弓满锋,隋广洲,连海山,李明圣,莫德云,陈健,伍尚华. 材料导报. 2017(08)
[7]Plasticityimprovement of a Zr-based bulk metallic glass by micro-arc oxidation[J]. Yong-jiang Huang,Peng Xue,Xiang Cheng,Ya-ming Wang,Fu-yang Cao,Zhi-liang Ning,Jian-fei Sun. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2017(04)
[8]CVD技术制备Ta/W层状复合材料[J]. 祁小红,郑旭,蔡宏中,刘少鹏,胡昌义,魏燕. 航空材料学报. 2017(02)
[9]4Cr13钢基表面SiC/Ta复合涂层的制备及摩擦磨损性能[J]. 王荣,刘小萍,郑可,高洁,鲁明杰,黑鸿君,于盛旺. 中国表面工程. 2017(02)
[10]热浸镀锌铝镁镀层开发及应用进展[J]. 谢英秀,金鑫焱,王利. 钢铁研究学报. 2017(03)
博士论文
[1]ZrN和ZrC薄膜的微观结构、化学键态、应力、硬度和摩擦学性能关系的研究[D]. 孟庆南.吉林大学 2013
硕士论文
[1]碳化锆的结构表征与电性能研究[D]. 张育伟.武汉理工大学 2012
[2]42CrMo高强螺栓摩擦系数测量及影响因素研究[D]. 余兆新.浙江工业大学 2010
[3]高压处理对AZ91D镁合金组织及性能的影响[D]. 王建青.燕山大学 2009
[4]原位自生TiB2/Cu复合材料制备及性能研究[D]. 姜艳青.哈尔滨工业大学 2007
[5]仿生非光滑耐磨表面应力—应变本构关系研究[D]. 钱志辉.吉林大学 2007
[6]基于神经网络的双辉等离子表面冶金仿真预测系统的开发[D]. 李超.南京航空航天大学 2007
本文编号：3430055
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