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金属Zr双辉等离子渗铜渗碳表面强化

金属Zr双辉等离子渗铜渗碳表面强化

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作者：杨红博燕山大学

学位级别：硕士

金属锆的热中子吸收截面小，具有独特的抗辐射腐蚀性能，同时有良好的耐蚀性能，使得锆及其合金成为核工业、航空、化工等领域的理想材料。然而硬度低，耐磨性能差使其应用受到限制。本文采用新型的双辉等离子冶金技术在纯锆表面进行渗... 详细信息

金属锆的热中子吸收截面小，具有独特的抗辐射腐蚀性能，同时有良好的耐蚀性能，使得锆及其合金成为核工业、航空、化工等领域的理想材料。然而硬度低，耐磨性能差使其应用受到限制。本文采用新型的双辉等离子冶金技术在纯锆表面进行渗铜、渗碳，得到与基体呈冶金结合且成分分布具有梯度特征的渗层，以改善其耐磨性。实验得到渗铜、渗碳的工艺参数。渗铜：温度860-900℃，实验时间4h，工作气压45Pa，源极电压870-920V，阴极电压360-400V，源—阴极间距离15mm，结果得到厚度约为45μm渗铜合金层。渗碳：温度950-980℃，实验时间4h，工作气压35Pa，源极电压940-980V，阴极电压400-450V，源—阴极间距离10mm，结果得到厚度为12μm的渗碳合金层;经过XRD、SEM分析，渗层主要由基材与所渗元素的化合物、合金固溶体和少量基材氧化物构成。渗铜后摩擦系数和磨痕均无大的变化，磨损量基本没变，耐磨性变化不明显;淬火处理后，由于组织细化的强化作用，表面硬度提高，磨痕变细，耐磨性提高。渗碳处理后，锆的摩擦系数降低近一半，抗磨性明显提高，磨损量减少四分之三，磨痕明显细小，淬火处理后，由于硬度与脆性增加，磨痕增宽但磨损量大幅减小，耐磨性提高。耐蚀性研究结果表明，在NaCl和NaOH溶液中，渗铜和渗碳后耐蚀性都得到提高。渗铜后出现了明显的钝化区，腐蚀电流密度和钝化电流密度以及腐蚀速度大幅下降;渗碳后钝化电流、腐蚀速度下降、钝化区明显变宽。淬火处理后钝化区变宽，钝化电流降低，耐蚀性进一步增强。在HSO中锆基体表现出良好的耐蚀性，而渗铜和渗碳后耐蚀性均未有明显变化。

关键词：双辉等离子冶金锆渗铜锆渗碳耐磨性耐蚀性

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