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華昌純鐵表面自納米化改性研究

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基本參數(shù)
服務(wù)項目 瀏覽量68 發(fā)布時間2015-04-23
品牌華昌純鐵 所在地山西 太原 起訂≥1 噸
供貨總量未填 發(fā)貨0天內(nèi)發(fā)貨 有效期至2025-03-09
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詳細(xì)說明
不銹鋼由于具有良好的耐腐蝕性、耐熱性、低溫強度和機械性能，在各領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但是相應(yīng)的其價格也比普通鋼鐵材料昂貴的多;在實際使用中，材料的失效大多發(fā)生在材料的表面，如材料的腐蝕和磨損等;所以在一些只需要表面達(dá)到不銹鋼性能的場合，用一定方法制造出良好力學(xué)性能和抗腐蝕性能的表面結(jié)構(gòu)比全部用不銹鋼能節(jié)省大量合金用量，從而大大降低生產(chǎn)成本。本文就是基于這種理論基礎(chǔ)，在經(jīng)表面自納米化工業(yè)純鐵表面滲入Cr、Ni元素，使純鐵表面層的成分達(dá)到或接近不銹鋼的水平，心部仍保留為純鐵，這樣既滿足了不銹鋼環(huán)境下的需要，又節(jié)省了很大的成本和資源，對實際工程應(yīng)用有很大意義。

通過高能噴丸處理，在純鐵棒樣的端面上制得了納米晶粒尺寸的表面層結(jié)構(gòu)。由于表面自納米化納米組織中含有高體積分?jǐn)?shù)的晶界，能夠為原子擴散提供大量通道，同時納米組織中具有較高的吉布斯自由能，降低了原子的擴散激活能，有利于提高擴散過程中原子的擴散系數(shù)。對純鐵表面納米層進(jìn)行了表征，研究了納米層的熱穩(wěn)定性和變形層深度與噴丸時間之間的關(guān)系。對噴丸后的試樣在600℃-850℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行了單Ni擴散和Cr-Ni共擴散處理以實現(xiàn)純鐵表面的合金化。擴散前后試樣的結(jié)構(gòu)特征通過光學(xué)顯微鏡、X-射線衍射儀和掃描電鏡進(jìn)行了表征，擴散后試樣中合金元素的濃度分布通過能譜儀加以測量。對擴散后表面合金層的硬度和耐腐蝕性能也進(jìn)行了研究。

研究表明，隨著噴丸時間增加，純鐵表面變形層厚度不斷增加，噴丸處理時間達(dá)到6min，試樣表層的晶粒被細(xì)化至納米數(shù)量級，變形層厚度達(dá)到135um左右，晶粒尺寸從表面至縱深隨深度增加而不斷增加，噴丸處理時間超過6min，變形層的厚度不再明顯增加。純鐵的高能噴丸組織在600℃以下溫度退火時，有相對較好的熱穩(wěn)定性。

在600℃-850℃擴散Ni或Cr-Ni處理后，試樣最表層納米晶粒和變形層晶粒都有不同程度的長大，影響了納米晶粒對原子擴散的積極作用;在介于中間溫度的擴散效果相對較好，形成了10um左右的合金層。擴滲處理后試樣表面的硬度有很大提高，且在40um的范圍內(nèi)下降迅速，直至基體的硬度。高能噴丸處理后純鐵試樣表面的耐蝕性原始試樣有所降低，再經(jīng)過擴散處理后，耐蝕性有較大提高，高于原始試樣。

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