奧氏體不銹鋼表面雙輝等離子滲鋯的動力學

蔡航偉，高 原，馬志康，王成磊

（桂林電子科技大學材料科學與工程學院，桂林541004）

0 引 言

輝光等離子滲金屬技術是一種熱擴滲技術，與其它滲金屬技術相比，具有滲速快、滲層成分易于控制、滲層與基體結合強度高、節約合金元素、成本低、容易實現多元共滲、無環境污染等優點［1-3］，該技術利用輝光放電所產生的高能氬離子轟擊源極材料，在材料表面產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高的關鍵；此外，他們還認為擴散的驅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的增加而增大。在此基礎上，作者從擴散規律及離子轟擊的能量轉換等事實出發，采用雙輝等離子滲金屬技術在奧氏體不銹鋼表面制備了滲鋯合金層，將試驗結果與基礎數據結合，計算出試樣由表及里產生的空位濃度與擴散激活能，研究了滲鋯的動力學。

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。……