吉林大学学报(工学版) ›› 2017, Vol. 47 ›› Issue (4): 1171-1178.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201704023

• 论文 • 上一篇    下一篇

强流脉冲电子束作用下铝钨合金的表面合金化

关庆丰1, 张远望1, 孙潇2, 张超仁2, 吕鹏1, 张从林1   

  1. 1.江苏大学 材料与科学工程学院,江苏 镇江 212013;
    2.江苏大学 京江学院,江苏 镇江 212013
  • 收稿日期:2016-05-17 出版日期:2017-07-20 发布日期:2017-07-20
  • 作者简介:关庆丰(1963-),男,教授,博士生导师.研究方向:表面改性及微结构.E-mail:guanqf@ujs.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金委员会-中国民用航空局联合基金项目(U1233111); 江苏省博士后基金项目(1501159B); 江苏大学高级人才科研启动基金项目(14JDG127); 江苏省2015年度普通高校研究生实践创新计划项目(SJLX15_0486).

Surface alloying of Al-W alloy by high current pulsed electron beam treatment

GUAN Qing-feng1, ZHANG Yuan-wang1, SUN Xiao2, ZHANG Chao-ren2, LYU Peng1, ZHANG Cong-lin1   

  1. 1.College of Materials Science and Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China;
    2.College of Jingjiang, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China
  • Received:2016-05-17 Online:2017-07-20 Published:2017-07-20

RICH HTML

0   

PDF (PC)

199

摘要： 将W粉预涂覆在铝基体表面后利用强流脉冲电子束(HCPEB)对其进行合金化处理。利用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜及透射电子显微镜详细分析了合金层微观结构。并考察了HCPEB合金化后样品表面的力学性能和耐腐蚀性能。实验结果表明:经HCPEB处理后材料表层发生了合金化,合金化层主要由熔化层和固态扩散层构成,厚度达到15 μm左右;合金层的相主要为W和(或)Al-W金属间化合物组成;处理后的样品表面硬度得到显著提高。此外,电化学实验结果表明,合金化后表面耐腐蚀性能也得到明显的改善。

关键词: 金属材料, 强流脉冲电子束, 纯铝, 合金化, 硬度, 耐腐蚀性

Abstract: Fine W powder layer was pre-coated on the surface of Al substrate, then the surface was treated by High Current Pulsed Electron Beam (HCPEB) to obtain Al-W alloy. The microstructure of the alloy layer was analyzed in detail using X-ray diffraction (XRD), Optical Microscope (OM), Scanning Electron Microscope (SEM) and Transmission Electron Microscope (TEM). Experiment results show that the alloyed surface layer was formed with HCPEB irradiation. The alloyed layer is mainly composed of melting layer and solid diffusion layer with thickness about 15μm. The main phases of the alloyed layer are W and Al-W intermetallic compound. The surface hardness of the HCPEB treated samples was significantly improved. In addition, the electrochemical experiments show much better corrosion resistance of surface alloyed samples.

Key words: metallic material, high current pulsed electron beam(HCPEB), pure aluminum, alloying, hardness, corrosion resistance

中图分类号: 

  • TG174.445
[1] Trueba M, Trasatti S P. Study of Al alloy corrosion in neutral NaCl by the pitting scan technique[J]. Materials Chemistry and Physics, 2010, 121(3): 523-533.
[2] Scully J R, Gebert A, Payer J H. Corrosion and related mechanical properties of bulk metallic glasses[J]. Journal of Materials Research, 2007,22(2): 302-313.
[3] Merl D K, Panjan P, Cekada M, et al. The corrosion behavior of Cr-(C, N)PVD hard coatings deposited on various substrates[J]. Electrochim Acta, 2004, 49(9):1527-1533.
[4] Hao Y, Gao B, Tu G F, et al. Effect of HCPEB treatment on microstructure and microhardness of hypereutectic Al-20Si alloy[J]. Trans Mater Heat Treat, 2010, 31(9): 142-145.
[5] 韩丹. 强流脉冲电子束 40CrNiMo7 钢表面改性实验研究[D]. 大连:大连理工大学材料科学与工程学院,2013.
Han Dan. Experimental study on surface modification of 40CrNiMo7 steel by high current pulsed electron beam[D]. Dalian: School of Materials Science and Engineering,Dalian University of Technology, 2013.
[6] 欧阳义芳, 钟夏平. Al-W 二元合金机械合金化扩展固溶度研究[J]. 中国科学: A 辑, 2000, 30(1): 49-53.
Ouyang Yi-fang, Zhong Xia-ping. Al-W binary alloy by mechanical alloying expansion solid solubility studies[J]. Science in China: A Series, 2000, 30(1): 49-53.
[7] 王倩倩, 王强, 张治民, 等. 铝钨粉末合金挤压成形工艺研究[J]. 热加工工艺, 2014, 43(21): 1-4.
Wang Qian-qian, Wang Qiang, Zhang Zhi-min, et al. Research on extrusion forming process of aluminum tungsten powder alloy[J]. Hot Working Technology, 2014, 43(21): 1-4.
[8] 关庆丰, 安春香, 秦颖, 等. 强流脉冲电子束应力诱发的微观结构[J]. 物理学报, 2005, 54(8): 3927-3934.
Guan Qing-feng, An Chun-xiang, Qin Ying, et al. Microstructure of stress induced by intense pulsed electron beam[J]. Journal of Physics, 2005, 54(8): 3927-3934.
[9] 邱冬华, 程笃庆, 关庆丰, 等. 强流脉冲电子束作用下纯镍表面的应力特征[J]. 高压物理学报, 2009, 23(5): 321-326.
Qiu Dong-hua, Cheng Du-qing, Guan Qing-feng, et al. Stress characteristics of pure nickel under the action of intense pulsed electron beam[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2009, 23(5): 321-326.
[10] 王晓彤, 彭冬晋, 邹阳, 等. 表面状态对强流脉冲电子束辐照诱发金属表面熔坑的影响[J]. 高压物理学报, 2012, 27(1): 99-104.
Wang Xiao-tong, Peng Dong-jin, Zou Yang, et al. The effect of surface state on the metal surface melting induced by intense pulsed electron beam irradiation[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics,2012,27(1):99-104.
[11] 郝胜智. 纯 Al 材强流脉冲电子束表面改性的研究[D]. 大连:大连理工大学材料科学与工程学院,2000.
Hao Sheng-zhi. Study on the surface modification of pure Al material with high current pulsed electron beam[D]. Dalian:School of Materials Science and Engineering,Dalian University of Technology, 2000.
[12] Shaw B A, Davis G D, Fritz T L, et al. The influence of tungsten alloying additions on the passivity of aluminium[J]. ChemInform, 1991, 138(11):3288-3295.
[13] Principe E L, Shaw B A, Davis G D. Role of oxide/metal interface in corrosion resistance: Al-W and AlMo systems[J]. Corrosion-Houston Tx-, 2003, 59(4):295-313.
[1] 关庆丰,张福涛,彭韬,吕鹏,李姚君,许亮,丁佐军. 含硼、钴9%Cr耐热钢的热变形行为[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1799-1805.
[2] 关庆丰, 董书恒, 郑欢欢, 李晨, 张从林, 吕鹏. 强流脉冲电子束作用下45#钢表面Cr合金化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1161-1168.
[3] 赵宇光, 杨雪慧, 徐晓峰, 张阳阳, 宁玉恒. Al-10Sr变质剂状态、变质温度及变质时间对ZL114A合金组织的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 212-220.
[4] 汤华国, 马贤锋, 赵伟, 刘建伟, 赵振业. 高性能金属铝的制备、微观结构及其热稳定性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(5): 1542-1547.
[5] 杨晓红, 杭文先, 秦绍刚, 刘勇兵, 刘利萍. H13钢激光熔覆钴基复合涂层的组织及耐磨性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(3): 891-899.
[6] 关庆丰, 黄尉, 李怀福, 龚晓花, 张从林, 吕鹏. 强流脉冲电子束诱发的Cu-C扩散合金化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(6): 1967-1973.
[7] 张学广, 刘纯国, 郑愿, 江仲海, 李湘吉. 基于延性损伤和剪切损伤的铝合金成形极限预测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(5): 1558-1566.
[8] 刘晓波, 周德坤, 赵宇光. 不同等温热处理条件下半固态挤压Mg2Si/Al复合材料的组织和性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(5): 1577-1582.
[9] 胡平, 张金女, 申国哲, 林发财, 刘立忠. 应力状态对模具分区冷却热成形S-rail硬度分布的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(2): 500-504.
[10] 李春玲, 樊丁, 王斌, 余淑荣. 5A06铝合金/镀锌钢预置涂粉对接激光熔钎焊组织与性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(2): 516-521.
[11] 张家陶, 赵宇光, 谭娟. 初始组织对电脉冲处理逆变奥氏体晶粒细化效果的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(1): 193-198.
[12] 张志强， 贾晓飞， 袁秋菊. 基于Yoshida-Uemori模型的TRIP800高强钢回弹分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(6): 1852-1856.
[13] 张志强, 贾晓飞, 赵勇, 李湘吉. 高强度硼钢淬火界面热交换系数的实验与模拟[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(4): 1195-1199.
[14] 关庆丰, 李艳, 侯秀丽, 杨盛志, 王晓彤. 固溶态Mg-Gd-Y-Nd合金强流脉冲电子束表面改性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(4): 1200-1205.
[15] 马云海, 尚文博, 范雪莹, 高知辉, 佟金, 闫志峰, 常志勇. 仿骨β相磷酸三钙多孔生物陶瓷制备及降解[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(4): 1367-1374.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!
版权所有 © 《吉林大学学报(工学版)》编辑部
地址：长春市人民大街5988号　电话：+86-431-85095297　传真：+86-431-85094074　E-mail: xbgxb@jlu.edu.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发