间隙原子渗碳法制备金属（Ta、Mo、Ti6Al4V）表面碳化层的组织和性能研究

发布时间：2022-02-13 11:16

　　过渡金属在航空航大,生物医疗等方面具有广泛的应用,但在买际工况中会出现表面硬度低,易磨损,易氧化等问题而导致材料失效,造成巨大的经济损失。因此,在其表面制备防护层至关重要。渗碳因具有固态相变,原位反应,内延生长等优势,是材料表面改性的一种重要工艺,但传统渗碳技术制备的碳化物层会出现晶粒粗大、表面易碳沉积等问题。针对以上问题,本工作面向具有碳化物形成能力的过渡金属,提出一种间隙原子渗碳法,用于制备表面碳化物增强层。该方法选择含有间隙碳原子的固体为碳源,在热压条件下对具有碳化物形成能力的金属基体进行渗碳,最后在金属基体表面获得组织致密,内延生长,高体积分数的碳化物陶瓷层。本工作选用灰铸铁或高碳钢作为固体碳源,对以强碳化物形成金属钽、弱碳化物形成金属钼以及碳化物形成金属基合金Ti6A14V为代表的金属做表面渗碳。利用先进现代分析测试方法（XRD、SEM、EDS、TEM、EBSD）分析碳化物层的微观组织以及晶体学位向关系;通过维氏硬度计和纳米压痕仪对碳化物层不同方向的硬度进行测试,并研究了碳化物层与基体界面之间的结合强度。钽、钼以及钛合金表面碳化物层的成功制备,以及组织致密、内延生长、碳化物体... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

热喷涂示意图

并且由于涂覆层与基体为是机图 1-1 热喷涂示意图Fig.1-1 The schematic of thermal spraying激光束使金属基体表面局部熔化，同时添表面改性技术(如图 1-2 所示)[29-33]。

属基体表面进行渗碳，最后在基体一侧析出碳化物的一种热金属基体与固体碳源重叠放置于热压炉，并施加一定的法向的接触，然后升温至一定温度后开始保温，在碳浓度梯度的作子向金属基体表面扩散并反应析出碳化物，最后在金属基体分数的碳化物陶瓷层(如图 1-3 所示)。其中，碳原子作为间隙以形象的称之为“碳海绵”，如灰铸铁、高碳钢都为较典型的固体碳源(碳海绵)的主要作用是储存间隙碳原子，扩散过程中因是在正常的固体与固体扩散过程中，间隙碳原子由于半径与空位扩散机制来完成迁移，克服能垒所需要的激活能低，绵”中的固体原子(Fe 原子)半径大、质量重，实现迁移所需散速率较小。这不仅可以避免金属基体表面碳化物层被“污“碳海绵”的剥落回收。因此，可通过优化实验参数来保证固，在具有碳化物形成能力的金属表面可制备出内延生长、高体具有不仅继承了传统渗碳的优点，而且还具备硬质层致密，晶，渗碳过程无易燃易爆有毒气体产生，安全可靠等特点。

【参考文献】：
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本文编号：3623091