锆热氧化后摩擦学性能及酸腐蚀行为的研究

摘要

锆是一种稀有金属,具有较高的熔点和强度等特性,成为一种重要的新型结构材料,被广泛的应用在航天航空、生物医学、化工等行业。但是锆的硬度低、耐磨性、耐腐蚀性差,这一缺点极大的限制了它的进一步应用。利用表面处理技术在工业纯锆及其合金表面形成改性层是提高其摩擦学性能和耐腐蚀性能的主要途径之一。
　　本文从工业纯锆的组织结构出发,以研究工业纯锆及其氧化物的性能为目的,在500℃~800℃之间、不同保温时间下对工业纯锆进行高温氧化处理,并对处理前后的组织结构及摩擦磨损性能进行了研究。
　　利用X射线衍射仪(XRD)及扫描电镜(SEM)测试、分析了高温氧化后试样的组织结构变化。结果显示,工业纯锆(Zr)经高温氧化处理后发生了结构转变,生成单斜型ZrO2。相同处理温度下,随着氧化时间的延长,氧化膜越厚;相同处理时间下,随着温度的升高,生成的氧化物越多,氧化膜厚度增加。达到800℃时,表面逐渐产生裂纹并由纵向裂纹发展成为横向裂纹使得氧化皮从锆基体上脱落。
　　利用MM-200磨损试验机对处理前后试样进行了摩擦磨损试验,并用扫描电子显微镜对试样的表面形貌进行分析。结果表明,700℃×5h处理后的工业纯锆试样表面硬度最高,磨损量较小,耐磨性能最好。硬度测试结果显示,在一定范围内,随着氧化温度的上升,时间的延长,硬度显著增加,氧化膜厚度增加,摩擦磨损性能也不断提高。
　　将处理过的试样及未处理的工业纯锆试样,放入25％HCl中进行腐蚀试验,观察各试样表面形貌及重量变化,结果显示,经高温氧化后的试样耐腐蚀性明显改善,其中700℃氧化5h后的试样耐蚀性最优。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1锆及氧化锆

1.2 锆及锆合金的表面处理

1.3课题的提出和研究内容

第二章 试验材料、设备和方法

2.1实验材料

2.2实验设备及实验方法

第三章 工业纯锆热氧化工艺的研究

3.1 热氧化

3.2 本章小结

第四章 摩擦学性能研究

4.1摩擦学简介

4.2 摩擦学性能的评定

4.3 摩擦实验结果与分析

4.4本章小结

第五章 腐蚀性能的研究

5.1检测金属抗腐蚀性能的常用方法

5.2腐蚀实验评定方法

5.3实验过程与结果分析

5.4本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢