紫铜表面铝系二元共渗层的物相组成与性能研究.pdf
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1、第 卷第 期 年 月 安 徽 冶 金 科 技 职 业 学 院 学 报 紫铜表面铝系二元共渗层的物相组成与性能研究王振军,汪国才,程 序,张 诚,潘万钢,尤胜强(马钢股份特钢公司 安徽马鞍山)摘 要:为了提高紫铜表面的性能,采用固体包埋渗法在紫铜表面制备了、和 五种渗层,表征了各渗层的物相组成,并对比分析了各渗层的显微硬度、耐磨性和导热性,旨在获得耐磨性良好又对整体导热性影响小的渗层。关键词:紫铜;共渗;硬度;耐磨性;导热性 实验过程 样品制备 选用纯度为 的紫铜为共渗基体,尺寸为 。渗剂选用 目的纯、和 粉;粉为催化剂;为填充剂。以直径、高、厚 的圆柱形刚玉坩埚作为渗罐。各个共渗体系中渗剂的配
2、比见表,将配好的渗剂使用行星球磨仪球磨,以充分均匀混合。将混合好的渗剂粉末倒入渗罐中,紫铜基体埋在渗罐的中心位置,然后将渗罐加盖并用耐火泥(加水玻璃)密封。将密封好的渗罐放入马弗炉中,按照图 所示的升温制度将试样进行共渗处理。降温结束后取出试样,并用酒精超声清洗后吹干。表 各种共渗体系下渗剂的配比()渗剂体系 粉 粉 粉 粉 粉 粉 粉粉收稿日期:作者简介:王振军(),男,马钢股份特钢公司,工程技术人员。图 共渗过程的升温制度 表征与测试 利用扫描电镜()观察各渗层的微观结构。利用 射线衍射仪(,)分析各渗层的物相组成。利用 型维氏硬度计测试样品的显微硬度,试验条件:载荷 ,保压时间 。为了比
3、较不同厚度渗层的硬度,从最外层到最内层平均分为 个维度,每个维度上横向测试 个硬度点,取平均值作为这个维度上的硬度值。磨损试验在 型高温端面摩擦磨损试验机上进行,试验条件:载荷 ,磨损时间 ,转速 。测试前,将每个试样的测试面打磨至 目。分别记录测试前后的样品的质量,通过磨损失重来评价各渗层的耐磨性。采用德国耐驰公司出品的 型激光导热仪测量各渗层的导热系数,测试样品尺寸:直径为 、厚度为 的圆柱。结果与讨论 共渗层物相分析 图()展示了 渗层横截面的微观结构。渗层厚度约 ,从渗层表面到铜基体方向可分为三层:附着层、扩散层、固溶层。分别对附着层和扩散层进行物相分析,结果如图()和()所示。附着层
4、中主要包含、和 单质相,与标准的 衍射峰相比,单质相的峰发生了小角度偏移,这说明渗层中存在 基固溶体。扩散层中包含、和 单质相,说明 和 原子渗入到铜基体后形成了、合金相。图 ()渗层截面微观结构;()附着层 图谱;()扩散层 图谱 渗层的厚度约 ,附着层和扩散层的物相分析结果如图 所示。可以看出附着层中含有、和 基固溶体相,而扩散层包含、和 单质相。合金相的形成说明、原子成功的渗入到了铜基体表面。另外,由于 在 中的固溶度很低(),如果 原子浓度超过此固溶极限就会形成 富集或与 原子形成金属间化合物,所以渗层中产生了 和 合金相。渗层的厚度约 ,附着层和扩散层的物相分析结果如图 所示。可以看
5、出渗层中除了 以外没有形成任何的合金相,其原因可能是 原子固溶到 中。根据 分析结果,金属间化合物的衍射峰确实发生了小角度的偏移。渗层的厚度约 ,附着层和扩散层的物相分析结果如图 所示。与 渗层类似,渗层中也发现其他合金相,只发现了少量的 单质相。根据 相图,在铜中的溶解度很小,大约只有 ,且随着温度的降低而急速降低。因此,在降温过程中,渗层中可能会析出少量的 原子,弥散的 原子会阻碍位错的移动安 徽 冶 金 科 技 职 业 学 院 学 报 年第 期而形成弥散强化。图 渗层物相分析图 渗层物相分析图 渗层物相分析 渗层的厚度约 ,附着层和扩散层的物相分析结果如图 所示。可以看出附着层的物相包含
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