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机械能助渗铝、锌的工艺与性能研究

作　者: 张跃
导　师: 王吉会
学　校: 天津大学
专　业: 材料学
关键词: 机械能助渗 渗铝 渗锌 耐蚀性 耐氧化性
分类号: TG156.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


机械能助渗技术是上世纪90年代在我国首先开发的一种表面处理新技术,它的原理是利用运动的粉末粒子冲击被加热的工件表面,粒子运动带来的机械能激活工件表面的点阵原子、形成空位,从而降低了扩散激活能,将纯热扩散的点阵扩散变为点阵缺陷扩散,明显降低了扩散温度和扩散时间,节能效果十分显著。本论文通过研究机械能助渗铝、渗锌与传统粉末包埋法渗铝、渗锌的异同来分析机械能助渗的特点。实验发现,机械能助渗可以在较低的温度和较短时间内得到较厚的渗层。渗铝温度由常规的750℃左右降低到650℃左右,时间由5小时左右减少到4小时左右;渗锌温度由常规的550℃左右降低到400℃左右,时间也减少1小时以上。实验还通过X射线衍射仪和显微硬度测试仪分析了渗层的物相结构与显微硬度。发现渗铝层的物相结构较为单一,主要为Fe2Al5相,此相为高铝相,其硬度较高,大约在750～1000HV范围内波动。渗锌层硬度大致为260～350HV。当渗铝层中的铝含量高于8wt%时,其抗氧化性能和耐腐蚀性能都将得到很大的提高。本实验制得的试样铝含量在40wt%以上,因此具有良好的耐高温氧化和耐腐蚀性能。通过高温氧化实验和渗层表面的电化学阻抗谱分析也证明了这一点。渗锌层本身的抗腐蚀性能比Q235基体有所降低,但它是作为阳极覆盖层来保护基体的,因此提高了试样整体的耐腐蚀性能。500℃下保温4小时渗锌试样增重速率为0.06mg/ cm2·h,Q235的增重速率为0.18 mg/ cm2·h,因此渗锌层也在一定程度上提高了试样整体的耐高温氧化性。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-24
  1.1 化学热处理概论  7-9
    1.1.1 化学热处理工艺简介  7-8
    1.1.2 化学热处理的分类  8-9
  1.2 渗铝原理  9-19
    1.2.1 渗铝的原理和意义  9-10
    1.2.2 国内外渗铝技术发展概况  10-12
    1.2.3 传统渗铝工艺  12-17
    1.2.4 渗铝钢的应用  17-19
  1.3 渗锌原理  19-20
    1.3.1 粉末渗锌  19-20
    1.3.2 影响渗锌的因素  20
  1.4 机械能助渗的原理及特点  20-22
  1.5 课题内容、目的及意义  22-24
第二章 实验方法  24-29
  2.1 实验药品、材料及仪器  24-26
    2.1.1 实验药品  24-25
    2.1.2 实验材料  25
    2.1.3 实验仪器  25-26
  2.2 实验步骤  26-29
    2.2.1 制备试样  26
    2.2.2 测试方法  26-29
第三章 机械能助渗铝的工艺与性能研究  29-51
  3.1 渗铝层的表面及截面形貌  29-33
    3.1.1 表面形貌  29-32
    3.1.2 截面形貌  32-33
  3.2 渗铝层的元素组成及分布  33-34
  3.3 渗铝层厚度  34-36
    3.3.1 渗铝温度对渗层厚度的影响  34-35
    3.3.2 渗铝时间对渗层厚度的影响  35
    3.3.3 渗剂配比对渗层厚度的影响  35-36
  3.4 渗铝动力学分析  36-37
  3.5 渗铝层的组织及物相结构  37-41
    3.5.1 渗层组织  37-38
    3.5.2 渗层物相分析  38-41
  3.6 渗铝层的显微硬度  41-42
  3.7 渗铝层的耐蚀性  42-46
  3.8 抗高温氧化性  46-47
  3.9 机械能助渗铝与传统粉末包埋渗铝的比较  47-50
    3.9.1 渗层形貌  47-49
    3.9.2 渗层厚度  49-50
  3.10 本章小结  50-51
第四章 机械能助渗锌的工艺与性能研究  51-63
  4.1 渗锌层的表面及截面形貌  51-52
    4.1.1 表面形貌  51-52
    4.1.2 截面形貌  52
  4.2 渗锌层的元素组成及分布  52-53
  4.3 渗锌层厚度  53-55
    4.3.1 渗锌温度对渗锌层厚度的影响  53-54
    4.3.2 渗锌时间对渗层厚度的影响  54-55
  4.4 渗锌层的物相分析  55-57
  4.5 渗锌层的显微硬度  57-59
  4.6 渗锌层抗高温氧化性  59-60
  4.7 渗锌层的耐蚀性  60-61
  4.8 本章小结  61-63
第五章 结论  63-65
  5.1 机械能助渗铝  63
  5.2 机械能助渗锌  63-65
参考文献  65-69
发表论文和参加科研情况说明  69-70
致谢  70

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 热处理 > 热处理工艺 > 化学热处理
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