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模具表面渗金属技术的应用与发展
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常压等离子体表面渗扩技术研究_朱新河
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Fe-Al共渗强化紫铜表面研究.pdf 53页
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··········
··········
山东建筑大学
硕士学位论文
Fe-Al共渗强化紫铜表面的研究
姓名：苗磊
申请学位级别：硕士
专业：材料加工工程
指导教师：王国凡
山东建筑大学硕士学位论文
在电力、电子、化工、冶金等生产领域，许多重要零部件采用紫铜材质制造，人们
希望可以在不降低其导热、导电性能的前提下，提高其表面高温抗氧化、耐磨性。在前
人研究渗铝工艺的基础上，对紫铜表面进行Fe．舢共渗，使其表面形成高强度的合金层，
成为这些领域修复、强化零部件，延长使用寿命的新途径。本文利用固体粉末法在紫铜
表面制备出Fe．舢共渗层，并对共渗层的微观组织、共渗元素的扩散机理、工艺、共渗
层的高温抗氧化性能和耐磨性能等进行了系统分析，研究了影响共渗层组织及性能的因
素及规律。
分在加热过程中，当渗层中铝的质量分数大于9．4％时，析出抡相，根据其渗入质量分
数多少，渗层组织为共析体和过共析体，挖相脆性较大，大大降低了渗层与基体的结合
能形成异质核心，强化亚共析体，阻滞共析转变肛嘶2，扩大a(Cu)相区，减少∥
相及其转变产物仅嘞共析体，消除“缓冷脆性"， 制备的渗层组织为亚共析体，明显
提高了渗层的力学性能和耐磨性。
渗金属元素是通过对活性剂加热分解、与金属元素产生物理化学反应，并使金属元
素达到足够多的渗入元素的活性原子，扩散聚集吸附到工件表层并渗入到内部。主要过
程是活性[A1]、[Eel原子在紫铜基体中的扩散，属于反应扩散，扩散的宏观规律符合Fick
第一定律，扩散机制为置换溶质原子．空位复合体扩散。首先，NH4C1与灿粉、Fe粉进
行化学反应，产生大量的活性原子[朋】、[Fe]；其次，紫铜表面特别是表面结构缺陷，
如各种空位、位错处有较高的自由能，将大量的活性原子【灿】、【Fe]吸附在表面；最后，
表面与基体内部建立起浓度差，空位与置换原子交换，从而，铁、铝原子不断渗入紫铜
渗剂组分、加热温度、保温时间和冷却方式等工艺参数影响着共渗层的厚度和组织
结构。通过正交试验，确定理想的工艺参数为：渗剂成分30％铝粉+6％铁粉
山东建筑大学硕士学位论文
表面致内部组织依次为t；t+(坟嘞)亚共析体、坟固溶体、Cu金属。
通过对母材、共渗层的高温氧化和磨损对比试验表明，在相同条件下，Fe-Al共渗
层的氧化增量是紫铜的1／3～1／4，耐磨性是母材紫铜的2．05—2．16倍，具有优异的抗高温
氧化和磨损性能。渗层的氧化过程中氧化行为及其氧化层的结构发生了变化，砧原子
优先氧化形成致密的A1203膜，保护了紫铜，降低了氧化膜生长速度，氧化增重与时间
满足抛物线规律，抛物线常数k=(CsDo／C知)m，提高渗层的铝浓度CAI是降低抛物
线速度常数k的主要途径；共渗层的磨损主要是显微切削与黏着损失，渗层中固溶铁、
铝原子，晶格发生畸变，由于其阻碍和钉扎作用，摩擦过程需要消耗更多的摩擦功，磨
损量降低，同时，渗层中a坳相为较硬的珠光体型结构，分布在较软的a相上，相当
于软基体上分布硬质点，起到减磨的作用。
关键词：紫铜，Fe-A1共渗，弧共析体，高温氧化，摩擦磨损
山东建筑大学硕士学位论文
onIron—aluminumReinforcedRed
Metallizing
MiaoLei(Materials
Science&Engineering)
Directed Guofan
正在加载中，请稍后...有色金属及合金渗金属技术研究现状
在机械制造业领域,大部分零部件由钢铁材料制造,但近年来随着对零部件综合性能要求的提高,很多钢铁材料零件被有色金属材料取代。有色金属及合金具有很多优点,但也存在不足,比如硬度较低,耐磨、耐蚀性较差,因此,很多研究者研究有色金属渗金属技术。渗金属是利用化学热处理方法将金属原子渗入工件表面,改变工件表面的微观结构,而且显著提高了它们的硬度、耐磨性、耐蚀性和耐高温性能,明显地延长了有色金属及合金的使用寿命,因此具有很好的发展前景。在常用有色金属中(Al、Cu、Mg),目前对纯铜、镁合金渗金属研究较多。1纯铜渗金属铜虽然具有良好的导电和导热性能,但铜耐磨性能较差,在高温下被氧化的速度较大,这使铜制品的使用寿命很短。而对纯铜表面渗金属是表面改性的手段之一,它不仅提高了纯铜表面的耐磨损性和耐蚀性,而且还提高了纯铜抗氧化耐高温性能。1﹒1纯铜渗铝金属表面渗铝的方法很多,有粉末渗铝、热浸渗铝、气体渗铝等,目前,热浸渗铝和气体渗铝对设备要求较高,而...&
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(续上期 )2　稀土在有色金属工业中的开发与应用　　近几十年来 ,世界各国有致力于用稀土元素来改善和提高有色金属及其合金性能 ,以获得具有不同特种性能、功能和用途新材料 ,扩大有色材料的应用领域和作用价值。在有关教授、专家、科技人员及生产与使用部门的广大员工的通力合作下 ,经过多年的艰苦试验、研制开发与试制试生产工作 ,已取得了可喜的成果 ,并推广应用在各行各业和人民生活的各个方面。因稀土和有色金属的种类很多 ,涉及面很广 ,本文仅举例对稀土在几种主要有色金属及其合金中的开发应用情况进行概述。2 .1　稀土在铝及铝合金中的开发应用概2 .1 .1　稀土—铝中间合金的生产与应用因为单一稀土金属的化学性高 ,在熔炼时易氧化烧损 ,储运很不方便 ,成本高。而且熔点太高、比重大、不易加入铝。因此在大多数情况下制成Ａｌ—Ｒｅ中间合金 ,不仅可减少氧化烧损 ,降低成本 ,而且存运方便 ,加入操作简单安全 ,可得到成分稳定 ,质量可靠的合金。...&
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前　言　　稀土是工业的维生素 ,是二十一世纪的重要战略物资 ,是科技前沿研究和开发新材料、发展高新技术产业不可或缺的重要元素。随着社会的进步和科学技术的发展 ,我国稀土的开发、生产、科研和应用与时俱进 ,日新月异。现在稀土已广泛应用于国民经济各部门 ,应用于传统工业、高新技术产业和国防军工等。稀土具有很高的化学活性 ,是一种典型的、十分活泼的金属 ,具有孕育和变质、强化、提高耐热性能和改善工艺性能等作用。正由于它具有以上特性 ,因而 ,稀土在有色金属工业获得了广泛的应用。本文主要论述稀土在有色金属中的作用机理、应用情况和广阔的发展前景。1　稀土在有色金属及其合金中的作用机理研究1
1　稀土元素在金属材料中作用与机理稀土元素在铁基、碳饱和铁基、镍基、铜基、铝基熔体中与氧、硫、碳、氮、低熔点元素、合金元素等的相互作用存在一定的规律性 ,其热力学研究的部分结果列于表 1中。从表可看出稀土元素在金属材料中的一些主要作用。(1 )降低金...&
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渗硼是近几十年来发展起来的表面强化技术之一,是利用含硼介质(固体、液体或气体)在一定的高温下发生特殊的化学反应,产生的活性硼原子再通过吸附和扩散作用渗入金属材料表面并向内部扩散,并根据金属材料中所含元素的种类、硼原子的浓度、渗硼工艺参数的不同而在材料表面一定深度范围内形成特殊的合金相,从而提高金属材料表面性能的工艺方法。渗硼后的金属表面具有很高的硬度和耐磨性,良好的抗蚀性、红硬性和抗氧化性,使零件适用于在摩擦、腐蚀的环境中工作。目前,国内外学者对钢铁材料的渗硼做了大量的研究工作,并取得了一定的成绩,其中一部分已实际应用,但对有色金属材料进行渗硼处理的研究报道较少。因此,本文对国内外有色金属及其合金的渗硼研究及应用进行了总结和探讨,并对其研究方向做出了展望,以期对有色金属及其合金渗硼的进一步研究和应用有所帮助。1钛及其合金渗硼钛及钛合金具有比强度高、低温性能好和耐腐蚀等优点,被广泛应用于航空航天和石油化工等领域,钛及其合金的主要缺...&
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论文稀土元素Ce对HSn62-1黄铜组织和脱锌腐蚀性能的影响……………………………………………陈一胜,刘坚锋,朱志云,等(1)LY12铝合金微弧氧化陶瓷膜的性能研究………………………………………………………………………………张聚国,杨华(5)FeAl合金的高能球磨穆斯堡尔谱研究…………………………………………………………………王宇鑫,李玉霞,邓文,等(9)喷射成形FINEMET合金Fe73·5Cu1Nb3Si13·5B9的研究…………………………………………………………董鹏,严彪,杨沙(12)三层复合铝箔的有限元分析………………………………………………………………………………………………江桂芝,钱健清(16)从赤泥中回收铁的试验研究………………………………………………………………………………李亮星,黄茜琳,罗俊,等(19)竹基碳化钨前驱体的研究与制备………………………………………………………………………………王科超,蒋鸿辉,王平...&
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9652,54种应用较广泛的AI合金的焊接〔英〕/I rvingB.// Weld.J一)一51~55 在焊接结构和产品的制造中成功地使用了用于TIG、MIG和MAG焊的4种AI合金,即、.列出了这些合金的典型力学性能、耐蚀性、焊接性、主要的应用范围以及焊接时填充金属的选择建议。给出了某些公司在生产和焊接结构出口中使用的AI合金特点。电阻点焊在汽车制造业中的应用问题。介绍了液态夭然气体雌生产工业。,‘52,6铜及铜合金的焊接〔英〕/Brown L.//Weld.and Metal Fabr一)一18~19,21 简要...&
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