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    論文期刊
    低溫離子滲硫催滲技術(shù)中的豪克能表面納米化工藝
    鏡面加工 2021-09-26
    低溫離子滲硫催滲技術(shù)研究現狀及展望
    王志,韓彬
    (中國石油大學(xué)(華東)機電工程學(xué)院,山東青島266580)
    [摘要]―低溫離子滲硫技術(shù)可制備摩擦學(xué)性能優(yōu)良的固體潤滑劑,目前制備的滲硫層覆蓋不均勻,保存運輸過(guò)程中易損壞,服役壽命較短。綜述了低溫離子滲硫技術(shù)的各種催滲工藝與方法以及各自的特點(diǎn)與適用范圍,并指出了該技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢。
    [關(guān)鍵詞]低溫離子滲硫;催滲;摩擦學(xué)性能
    [中圖分類(lèi)號]TC174.44[文獻標識碼]A
    [文章編號]1001 -1560( 2016) 08 -0052-04
    DOI:10.16577lj.cnki.42-1215/tb.2016.08.016
     
     
            20世紀80年代,首次發(fā)現固體硫蒸汽的輝光放電效應”。隨著(zhù)真空等離子體技術(shù)的發(fā)展以及對離子滲氮技術(shù)的借鑒,低溫離子滲硫(LTIS)技術(shù)應運而生。LTIS技術(shù)成本低,效率高,工件無(wú)變形且對環(huán)境無(wú)污染,因此廣泛應用于冶金、汽車(chē)、機械等行業(yè),受到世界各國的青睞⑵
    目前通過(guò)LTIS技術(shù)制備的滲硫層存在覆蓋不均勻、厚度薄﹑服役壽命短等問(wèn)題,難以大幅度改善工件表面的摩擦學(xué)性能,限制了該技術(shù)的使用范圍日。為此,科研人員借鑒離子滲氮提出了不同的催滲技術(shù),如預氧化甲、表面納米化“、“兩步法”催滲“等方法。本文分析歸納了各種不同的催滲技術(shù),指出各種技術(shù)的特點(diǎn)、可行性以及發(fā)展趨勢,以期獲得覆蓋更均勻、結合力更強的滲硫層,擴大低溫離子滲硫技術(shù)的應用范圍,推動(dòng)其工業(yè)化進(jìn)程。
     
    表面納米化處理催滲
            目前,低溫離子滲硫(LT1S)技術(shù)的主要應用之一是制備FeS固體潤滑薄膜。但對于某些合金材料(如鈷基合金、鎳基合金等),因Fe原子含量較少,難以獲得致密均勻的滲硫層,而增加表層Fe原子的活性可極大地改善滲硫效果。表面納米化處理可以改善材料的物理、化學(xué)性能,增大金屬表面的活性和擴散能力,尤其是對化學(xué)熱處理的改善效果顯著(zhù),可有效解決上述問(wèn)題。表面納米化處理在離子滲氮中的應用已非常普遍,納米化處理可以顯著(zhù)提高滲氮層厚度和硬度,降低滲氮的溫度,減少滲氮工件的畸變8。已有研究證明9~12,表面納米化處理可以大幅降低離子滲的保溫溫度,縮短保溫時(shí)間。這有利于提高生產(chǎn)效率,降低成本,推進(jìn)該技術(shù)的工業(yè)化進(jìn)程。目前,常見(jiàn)的表面納米化方法可分為兩類(lèi):一是利用彈丸或微粒進(jìn)行噴射來(lái)獲得納米化金屬表面,如噴丸、超音速微粒轟擊等;二是以外加載荷重復壓入或劃擦表面來(lái)制備,豪克能處理即利用的此種原理。
     
    豪克能表面納米化
            豪克能是一種激活能與沖擊能的復合能量。豪克能表面納米化是利用金屬在常溫下的冷塑性特點(diǎn),通過(guò)超聲波推動(dòng)沖擊工具在金屬表面做高頻沖擊運動(dòng)(頻率在每秒2萬(wàn)次以上),使金屬表層發(fā)生嚴重的壓縮塑性變形,表層晶粒得以細化,表層可預置高達600MPa的壓應力,耐磨耐蝕性提高,疲勞壽命延長(cháng)數倍。
            豪克能處理金屬表面起到一定的催滲作用日。對鎳基熔覆層表面進(jìn)行豪克能處理,表層晶粒尺寸可達26.10 nm。在其上面進(jìn)行低溫離子滲硫,FeS含量明顯增加,滲硫層更加致密均勻,邊緣效應小。滲硫前熔覆層要打磨平整才能使用,試驗所用表面接近熔覆層中部,故晶粒偏粗大,而納米化處理后表面的組織為細小的胞狀晶。觀(guān)察發(fā)現,未納米化處理的試樣滲硫層覆蓋很不均勻,存在凹坑與滲硫層剝落現象,而納米化試樣的滲硫層覆蓋均勻致密,無(wú)明顯剝落現象。

            綜上可得,表面納米化預處理可有效地促進(jìn)低溫離子滲硫過(guò)程,對于提高滲硫層的厚度和均勻性作用明顯,尤其是豪克能處理不僅可起到納米化作用,還可提高材料表面的硬度、降低表面粗糙度,為低溫離子滲硫提供了較為理想的基體表面。




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