鋼硼鋁共滲材料研究畢業(yè)設(shè)計論文-資料下載頁
2025-06-27 16:37本頁面
【正文】 內(nèi)形核地點的增加，避免了金屬間化合物的完全沿晶析出，其組織彌散性增加，從而改善了性能。 稀土元素的作用稀土在硼鋁共滲中的作用研究近年來獲得了許多成果，所得滲層具有耐熱、耐蝕、耐磨、硬度高等優(yōu)良性能，并逐步得到應(yīng)用[11－12]。試驗證明有La（鑭）和Ce（鈰）進入滲層，并形成了化合物。分析認為：一方面稀土的原子半徑比Fe大得多，只能通過位錯或晶界等缺陷處擴散進入金屬表面，并在晶界偏聚，稀土原子周圍產(chǎn)生較大畸變區(qū)，使得空位濃度和位錯密度增加，從而通過位錯強化或晶界強化提高滲層的性能；另一方面，根據(jù)固體分子與經(jīng)驗電子理論，稀土原子半徑是可變的，稀土原子一旦達到鋼表面產(chǎn)生吸附時，其價電子就會被Fe晶格吸引與Fe原子形成電子鍵。稀土原子的第一電離能很小，即稀土原子失去電子所需能量很低，發(fā)生吸附后稀土原子的價電子容易發(fā)生偏移或部分地脫離原子核的束縛，引起稀土原子的極化或離子化，導(dǎo)致其原子半徑減少；在共滲溫度下，原子半徑減小后的稀土原子通過空位或雙空位擴散機制進入Fe的晶體內(nèi)，占據(jù)空位位置形成置換固溶體或?qū)⑵渌嗟腂、C等間隙原子帶入了間隙中，改變了晶格尺寸，使?jié)B層齒間的ɑ－Fe晶面間距有所增大,從而增強了滲層與基體之間的結(jié)合力,改善了性能。稀土在硼鋁共滲過程中提高了硼和鋁的活性，從而使表面含硼、鋁量提高、稀土元素存在區(qū)域有鋁的富集。至于稀土元素本身的滲人機理及對硼，鋁元素的擴散作用。已有人作了解釋。特別是根據(jù)固體分子經(jīng)臉電子理論。稀土原子半徑是可變的，稀土原子一旦達到鋼表面產(chǎn)生吸附時，其價電子就會被鐵晶格吸引與鐵原子形成電子鍵。稀土原子的第一電離能很小，即稀土原子失去電子所需能里很低，發(fā)生吸附后稀土原子的價電子容易發(fā)生偏移或部分地脫離原子核的束縛。引起稀土原子的極化或離于化，導(dǎo)致其原子半徑減小，由此解釋了稀土原子溶入鐵晶體中的問題。稀土元素滲入后，使表面金屬晶格發(fā)生較大畸變，造成[AI],[B]等活性原子的擴散通道，有利于硼相的擇優(yōu)取向生長，同時也有利于大原子[AI]向晶內(nèi)的擴散,并且稀土元素在晶界上產(chǎn)生偏聚，使晶界化學(xué)成分發(fā)生變化，影響晶界移動和晶粒的長大。稀土元素沿晶界的擴散抑制了Fe2B晶核的橫向生長，使齒端變尖，在試驗中觀察到了這一現(xiàn)象。稀土元素大部分以化合物的形式存在，%～%的范圍內(nèi)，主要形成稀土的氧化物、稀土硫化物及稀土硫化物夾雜，當(dāng)稀土質(zhì)量含量足夠高時，還形成稀土碳化物或與鐵形成金屬間化合物，但這種化合物究竟是何種化合物還有待于今后進一步研究。 活化劑的作用活化劑是在硼鋁共滲過程中，與共滲劑發(fā)生反應(yīng)，促進生成活性硼原子和鋁原子的組分，是影響硼鋁共滲速度的主要因素。在研制固體共滲劑的初期主要用NH4CI、NaCI、AIF3等鹵化物和如(NH4 )2C03等碳酸鹽。西德首先采用KBF4為活化劑，使?jié)B硼的實用溫度降低到900℃以下，促進了固體滲硼工藝的應(yīng)用。國內(nèi)在此基礎(chǔ)上研究了用活化劑進行復(fù)合催滲，如KBF4 + SiC,KBF4+NH4HCO3,KBF4+NH4ClKBF4+Fe2O3[13]等。這些活化劑都可不同程度地提高滲硼速度，降低滲硼溫度。文獻[14]用廉價的氟硅酸鈉代替氟硼酸鉀，使?jié)B硼劑成本進一步降低。實踐表明，氟化物復(fù)合鹽的活化效果比單一鹵化物要好得多，氟化物要比氯化物好，用氯化物活化，特別是用NH4C1活化時常使硼化物層的疏松加重。過量氟化物蒸氣對人體有一定損害，有的氟化物氣體有特殊氣味，對車間環(huán)境有污染。我國已出現(xiàn)無煙無毒滲硼劑[15]，以采用Na2C03為活化劑，Na2SiF6+Na2CO3為復(fù)合活化劑[16]。文獻[17]報導(dǎo)了 不加活化劑也可得到較為理想的硼化層。5. 結(jié)論（１）根據(jù)滲層厚度極差分析得到的結(jié)果：影響滲層厚度及質(zhì)量的工藝因素的主次關(guān)系為：硼鋁共滲溫度→保溫時間→鋁含量→稀土含量。（２）根據(jù)滲層厚度平均值得知，最優(yōu)方案：加熱溫度為950℃，純鋁加入量為2%，稀土加入量為4%，保溫時間為4h。 （３）在合適的加熱溫度條件下，保溫時間越長滲層越厚，這是隨著保溫時間的延長硼原子獲得了充分擴散機會。（４）在一定的保溫時間條件下加熱溫度越高滲層越厚，這是隨著加熱溫度的提高硼原子擴散能力提高，但是溫度過高會導(dǎo)致氧化變形。（５）T10鋼經(jīng)硼鋁共滲后在鋼的表層獲得了很高的顯微硬度，即滲層硬度為1600～2200HV；基體硬度為400～600HV之間，這對有些耐磨件的生產(chǎn)提供了可靠的依據(jù)。（６）通過金相分析可知，硼鋁共滲后在滲層和基體之間生成了明顯的鋸齒壯過度層，這有利于滲層和基體之間結(jié)合強度的提高。（７）Al在BAlRe共滲中主要起還原作用，促使活性B原子的產(chǎn)生。致謝本人在新疆大學(xué)機械工程學(xué)院材料系讀書的四年過程中，本學(xué)院的教師們?yōu)槲覀兏冻隽撕芏嘈难?、許多方面給予很大幫助，在這里向他們表示深深的感謝。通過這短短的三個月的畢業(yè)設(shè)計過程中將學(xué)過的理論知識聯(lián)系到實際，掌握了試樣的制備、磨粒磨損試驗機、熱處理爐子、金相顯微鏡、硬度計等試驗設(shè)備的使用。又掌握了耐磨性試驗、耐蝕性試驗、熱硬性試驗、氧化性試驗以及BAl共滲層的結(jié)合強度測試等試驗過程，試這些都是吐爾遜老師的耐心幫助和精心指導(dǎo)的結(jié)果。在此我對在做畢業(yè)設(shè)計的過程中給我指導(dǎo)和幫助的各位老師深表感謝。尤其是我們的吐爾遜老師在做畢業(yè)設(shè)計過程中為我們付出了好多心血，在這里向他深表感謝。參考文獻［1］戴中興，（1）P135－138［2］ 熱加工技術(shù) 2002（7）P30－31［3］沈蜀西， .（2）P9［4］唐明華，. . P2［5］劉湘 .. 2004 .（2） P15［6］. （1）P1215［7］ 孫永昌， 2002. 9（3）P25［8］ 楊凱軍。熱加工工藝. （7）P1216[9] 項東，許斌. （4）P19［10］耿香月， .11（6）P29［11］，1984（2）：P2［12］，1984（4）：P30［13］，1979（7）：P28［14］，1990，9 P20［15］，1990，P9［16］ P4［17］，1993（3）：P65
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