双相可控渗硼及渗硼层形貌的三维重建

摘要

以40Cr钢为材料进行双相可控渗硼技术的研究，渗硼剂中的供硼剂采用硼铁，通过调节渗硼剂中硼铁的含量制备出FeB相所占比例多样的渗硼层;利用金相分析技术、XRD分析技术以及显微维氏硬度测试等方法，对渗硼层组织进行分析，确定不同配比的渗硼剂对应的渗硼层组织;采用高温磨损试验和热循环疲劳测试方法对双相渗硼层的性能进行测试，评定渗硼层的高温耐磨性能及抗疲劳性能。为了解渗硼层硼化物的生长过程，采用系列磨片法结合Amira三维重构软件，对纯铁表面渗硼层形貌进行三维重建，研究渗硼层的立体形貌。
　　研究表明:随着渗剂中供硼剂含量增加，渗硼层中FeB相比例增加，通过调节渗剂中硼铁的含量，分别制备出单相渗硼层，以及FeB相分别占15.2％、25.2％、34.3％、38.4％和45.8％的多种渗硼层。分别在常温、250℃、450℃和650℃下对双相渗硼层进行磨损试验，随试验温度升高，磨损损失量增加，摩擦系数降低。渗硼样在250℃下有较好的抗热疲劳性，随温度升高，渗硼样的抗热疲劳性能越低;在相同的疲劳循环试验温度下，当渗硼层中FeB相比例越高，其抗热疲劳性能越差。重建的三维硼化物以柱状向基体纵向生长，纵向生长的同时横向也生长，但其生长速度纵向大于横向;硼化物形貌各异，柱状硼化物生长过程中会出现倾斜，合并，分叉，二维图像不能完全反映硼化物真实形貌;重建的三维硼化物形貌的二维剖面形貌与实际的二维金相组织一致。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 渗硼工艺

1．1．1 气体渗硼法

1．1．2 液体渗硼法

1．1．3 固体渗硼法

1．1．4 固体渗硼机理

1．2 渗硼层的组织与性能

1．2．1 渗硼层组织结构

1．2．2 渗硼层性能特点

1．3 固体渗硼应用现状

1．4 渗硼层形貌的三维显示技术

1．4．1 显微组织三维重建的意义

1．4．2 建立三维显微组织的方法

1．4．3 三维重建技术的应用

1．5 选题的目的及主要研究内容

2 实验方法

2．1 双相可控渗硼实验设备及材料

2．1．1 渗硼材料

2．1．2 实验设备

2．2 试验方法

2．2．1 渗硼过程

2．2．2 分析测试方法

2．3 渗硼层三维重建方法

2．3．1 渗硼材料

2．3．2 渗硼层三维重建流程

3 双相渗硼剂的研制

3．1 不同种类供硼剂的渗硼层显微结构

3．2 供硼剂类型对渗硼层物相的影响

3．3 硼铁含量对渗硼层相组成的影响

3．3．1 渗剂配方

3．3．2 显微组织分析

3．3．3 X射线衍射物相分析

3．3．4 显微硬度分析

3．4 本章小结

4 双相渗硼层的高温磨损和热疲劳性能

4．1 双相渗硼层高温摩擦磨损试验

4．1．1 渗硼层摩擦磨损损失量

4．1．2 渗硼层磨痕形貌

4．1．3 渗硼层摩擦系数

4．2 双相渗硼层热疲劳性能

4．3 渗硼层的红硬性

4．4 本章小结

5 系列磨片法重建渗硼层三维形貌

5．1 渗硼层三维形貌分析

5．1．1 850℃渗硼30s渗硼层的三维形貌

5．1．2 850℃下渗硼1h的渗硼层三维重构形貌

5．2 典型硼化物的三维形貌分析

5．3 本章小结

结论

致谢

参考文献

附录