機(jī)械納米化鋼表層的擴(kuò)散與腐蝕.pdf

1、擴(kuò)散與腐蝕是材料的兩個重要性能。表面機(jī)械研磨處理技術(shù)是一種新穎的制備納米材料技術(shù),其制備的納米表層具有優(yōu)良的力學(xué)性能。由于納米表層具有獨(dú)特的晶界結(jié)構(gòu),它的擴(kuò)散和腐蝕性能異于傳統(tǒng)材料。研究納米晶體中的擴(kuò)散機(jī)理和腐蝕性能對探討新的擴(kuò)散機(jī)制、納米表層的制備、表面機(jī)械研磨技術(shù)的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用等都具有重要意義。
　　 本文對Al在納米晶體純Fe中的低溫?cái)U(kuò)散行為進(jìn)行定量研究,并研究了316不銹鋼納米結(jié)構(gòu)表層的電化學(xué)腐蝕行為。通過表面機(jī)械研磨處理技

2、術(shù)(SMAT)在純Fe和316不銹鋼上制備納米結(jié)構(gòu)表層;首次開發(fā)出氫脆技術(shù),并結(jié)合掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)等方法表征其微觀結(jié)構(gòu)特征;用二次離子質(zhì)譜儀(SIMS)測量Al在SMAT純鐵納米結(jié)構(gòu)表層中的擴(kuò)散性能;采用電化學(xué)測量手段——極化曲線和臨界點(diǎn)蝕溫度對比研究原始態(tài)和SMAT態(tài)316不銹鋼的耐腐蝕性能。得出如下主要結(jié)論:
　　 1.經(jīng)過SMAT處理,純Fe表層生成了平均尺寸約為31nm的納米晶體組織。316不銹鋼

3、表面形成了平均尺寸約為19nm的納米晶組織。
　　 2.在300～380℃溫度范圍內(nèi),Al在SMAT制備的納米晶純Fe中的擴(kuò)散系數(shù)比Al在粗晶純Fe中擴(kuò)散系數(shù)高6～7個量級。擴(kuò)散激活能為134kJ/mol,低于傳統(tǒng)擴(kuò)散激活能。擴(kuò)散系數(shù)的提高源于其中具有大量高位錯密度和高晶界儲能的非平衡晶界,以及在隨后的熱處理過程中高密度位錯的運(yùn)動、湮滅過程。
　　 3.納米化后,316不銹鋼的耐腐蝕性能下降；因?yàn)槭菣C(jī)械納米化過程在表面進(jìn)