奧氏體不銹鋼表面雙輝等離子滲鋯的動力學(xué)

蔡航偉，高 原，馬志康，王成磊

（桂林電子科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，桂林541004）

0 引 言

輝光等離子滲金屬技術(shù)是一種熱擴滲技術(shù)，與其它滲金屬技術(shù)相比，具有滲速快、滲層成分易于控制、滲層與基體結(jié)合強度高、節(jié)約合金元素、成本低、容易實現(xiàn)多元共滲、無環(huán)境污染等優(yōu)點［1-3］，該技術(shù)利用輝光放電所產(chǎn)生的高能氬離子轟擊源極材料，在材料表面產(chǎn)生高密度位錯和空穴，形成合金元素擴散通道，從而使合金元素的擴散激活能降低，擴散速度加快［4-5］。徐重等［6］認為等離子轟擊會在材料表面產(chǎn)生高密度缺陷而促進擴散。李忠厚等［7］分析了高空位濃度和高空位濃度梯度對金屬原子擴散的影響，并認為空位濃度與空位濃度梯度是決定雙輝等離子滲金屬擴散系數(shù)高的關(guān)鍵；此外，他們還認為擴散的驅(qū)動力來源于較高的濃度梯度，在熱運動的作用下，原子從高濃度處向低濃度處遷移，沿擴散方向各處的濃度隨著滲層深度和時間的變化而變化；這個過程符合菲克第二定律，因而原子的擴散速度隨滲入元素在材料表面的濃度、沿滲層深度的濃度梯度和擴散系數(shù)的增加而增大。在此基礎(chǔ)上，作者從擴散規(guī)律及離子轟擊的能量轉(zhuǎn)換等事實出發(fā)，采用雙輝等離子滲金屬技術(shù)在奧氏體不銹鋼表面制備了滲鋯合金層，將試驗結(jié)果與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)合，計算出試樣由表及里產(chǎn)生的空位濃度與擴散激活能，研究了滲鋯的動力學(xué)。

1 試樣制備與試驗方法

雙輝等離子滲鋯所用的源極為鋯板，其幾何尺寸為100mm×50mm×5mm，純度為99.99%，試驗前將源極打磨清理干凈。……