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)
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)。
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。……