鋯和鋯合金具有優(yōu)異的核性能和良好的耐蝕性等特性,但其強(qiáng)度和硬度不高,力學(xué)性能和耐磨性需進(jìn)一步提高。此外,為充分利用其特性,鋯和鋯合金大多應(yīng)用于非常惡劣環(huán)境,高能粒子輻射、侵蝕性溶液等對(duì)鋯材料的破壞作用也對(duì)其性能提出了更嚴(yán)苛的要求。鋯材料的失效很大一部分是從表面開(kāi)始的,表面的磨損和腐蝕是對(duì)鋯合金最為普遍的破壞方式。因而通過(guò)表面處理,進(jìn)一步提高鋯及其合金的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性成為重要研究課題。本研究采用雙輝等離子表面合金化技術(shù),對(duì)金屬鋯分別進(jìn)行滲銅、滲碳、滲鐵、滲氮處理,并對(duì)合金化前后試樣的耐磨性和耐蝕性的變化及其機(jī)理進(jìn)行了探討,為鋯合金表面合金化處理提供借鑒。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)研究了工藝參數(shù)對(duì)合金化層的影響;通過(guò)X射線衍射儀和掃描電鏡分析了合金化層的組織結(jié)構(gòu)、成分及形貌;通過(guò)摩擦系數(shù)和磨損輪廓的檢測(cè)以及比磨損率的計(jì)算等分析了合金化層的摩擦磨損行為;通過(guò)檢測(cè)合金化層在3.5%NaCl、0.5 mol/L NaOH和0.5 mol/L H₂SO₄三種溶液中的極化曲線分析了其電化學(xué)腐蝕行為。結(jié)果表明,以銅、碳、鐵、氮為合金化元素,對(duì)純鋯進(jìn)行雙輝等離子表面合... 

【文章來(lái)源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：128 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

(a)α-Zr和(b)β-Zr的晶體結(jié)構(gòu)

1）實(shí)驗(yàn)設(shè)備雙輝等離子表面合金化實(shí)驗(yàn)通過(guò)DBY-500型等離子表面冶金爐（北京世紀(jì)輝光科技發(fā)展有限公司）進(jìn)行，如圖2-1所示。該設(shè)備主要由爐體、電源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、氣源系統(tǒng)（工作介質(zhì)為氬氣，滲氮時(shí)使用氮?dú)猓�、冷卻系統(tǒng)構(gòu)成。源極和工件由兩組控制電源分別控制，兩者的最大輸出電壓分別為1500 V和1000 V，最大輸出電流分別為15 A和50 A，最大輸出功率分別為23 kW和50 kW。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)爐體視窗采集樣品實(shí)時(shí)溫度以對(duì)溫度波動(dòng)進(jìn)行控制，所用紅外測(cè)溫儀為IR-AHS（中高溫用，600～3000 ℃）。圖 2-1 雙輝等離子表面合金化設(shè)備Figure 2-1 Double glow plasma surface alloying equipment2）鋯材料實(shí)驗(yàn)所用鋯材為純鋯，其成分如表2-1所示。表 2-1 實(shí)驗(yàn)鋯材化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）Table 2-1 Ch

燕山大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文切割加工成尺寸為30 mm × (15～25) mm ×拋光，然后在丙酮中超聲清洗，空氣中干燥，以材合金化元素選擇相應(yīng)的源極靶材。滲銅、滲碳和、石墨板和純鐵板。滲氮時(shí)源極位置安放與工件氣。輔助陰極為不銹鋼材料。工成Φ100 mm × 5 mm圓盤(pán)，并在其上規(guī)則鉆孔的進(jìn)行。源極與工件裝配如圖所示。罩

【參考文獻(xiàn)】：
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