基于鉭鎢合金兩段氮碳共滲強(qiáng)化機(jī)理研究.pdf

1、在純鉭中添加鎢形成置換固溶體的鉭鎢合金，具有熔點(diǎn)高、加工成形性能好、耐腐蝕以及力學(xué)性能優(yōu)異等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于軍事武器、航空航天以及高溫等多個領(lǐng)域。鉭鎢合金的表面處理技術(shù)是其在高溫領(lǐng)域下應(yīng)用的關(guān)鍵問題，通過對工件進(jìn)行表面處理提高其抗氧化能力可以滿足部分高溫環(huán)境的使用要求，若在高溫環(huán)境下伴隨固體顆粒的高速沖刷，則需要工件表面有高硬度。
　　針對上述工件，本文以鉭鎢合金試樣作為對象展開研究，通過等溫離子滲氮、等溫離子氮碳共滲以及兩段離

2、子氮碳共滲三種工藝對其進(jìn)行處理，通過比較不同工藝下試樣的滲層硬度和滲層厚度，結(jié)合 X射線衍射分析技術(shù)分析不同工藝的強(qiáng)化機(jī)理；同時探討了不同的工藝參數(shù)對滲層硬度與滲層厚度的影響。
　　由正交試驗(yàn)分析可知，鉭鎢合金試樣經(jīng)過等溫離子氮碳共滲后，氮碳共滲溫度對滲層硬度的影響最顯著，保溫時間次之，而無水乙醇與氨氣的流量比對滲層硬度的影響不顯著；對正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸分析，獲得滲層硬度與氮碳共滲溫度、保溫時間以及流量比之間得函數(shù)關(guān)系式，并在選

3、定的工藝參數(shù)范圍內(nèi)獲得理論最優(yōu)的工藝參數(shù)為：氮碳共滲溫度1273K，保溫時間約4h，無水乙醇與氨氣流量比為1:7.5。
　　通過控制變量法，分析兩段氮碳共滲的第一段共滲溫度對滲層硬度、厚度以及物相的影響。發(fā)現(xiàn)鉭在973K溫度以下由于容易與氧反應(yīng)形成致密氧化膜，導(dǎo)致第一段氮碳共滲在低于此溫度下進(jìn)行不能獲得很高的氮與碳濃度，從而限制了氮原子擴(kuò)散期的擴(kuò)散速度；在973K或以上進(jìn)行氮碳共滲時，共滲介質(zhì)中的氫能抑制氧化膜的形成，表層能獲得較

4、高的氮與碳濃度，使氮原子在擴(kuò)散期能快速滲入，形成硬度較高、厚度較大的滲層。
　　滲氮介質(zhì)中加入含碳?xì)怏w后，碳原子在間隙擴(kuò)散過程中引起鉭晶格的畸變，形成較大的原子間隙，半徑相對較小的氮原子在擴(kuò)散過程中的激活能減小，從而有利于擴(kuò)散，因此形成較大的滲層厚度，但由于抑制了氮化物的形成，使表層的硬度有所下降；與等溫離子氮碳共滲相比，兩段離子氮碳共滲不僅在碳的作用下可以獲得較大的氮碳共滲層厚度，在此基礎(chǔ)上采用兩段離子氮碳共滲處理后，其擴(kuò)散層厚