金属学及金属工艺论文_元素扩散对Cr_(2)O_(3)

文章摘要:目的通过高温热处理，不同基材会发生不同的组织演变，研究了组织演变对基材中金属元素高温扩散的影响，从而对多弧离子镀制备Cr₂O₃陶瓷薄膜形貌、结构以及摩擦学性能的影响。方法利用多弧离子镀技术在不同基材表面（Inconel 718合金、IC10合金、45钢、316不锈钢）沉积Cr₂O₃薄膜。使用扫描电子显微镜（SEM）和冷场发射扫描电镜（FESEM）分析了基材和薄膜高温退火前后的表面形貌，并且利用EDS分析了基材和薄膜表面的元素含量变化。采用X射线衍射仪（XRD）对Cr₂O₃薄膜进行物相分析，使用往复摩擦磨损试验仪、三维轮廓仪以及扫描电子显微镜分析了基材和薄膜退火前后的摩擦学性能。结果通过热处理后基材中的元素会扩散到其表面，Inconel 718合金、IC10合金和45钢处理后摩擦系数降低。在Inconel718合金和316不锈钢表面沉积的Cr₂O₃薄膜高温退火后基材中的金属元素沿着Cr₂O₃薄膜晶界扩散至薄膜表面，并与大气中的O₂反应形成三元氧化物。Cr₂O₃薄膜经1000℃退火后，Inconel 718合金中的Ti元素扩散至Cr₂O₃薄膜表面形成类网状凸起结构，且薄膜表面形成CrTiO₃和Cr₂O₃混合相，316不锈钢中的Mn元素扩散至Cr₂O₃薄膜表面形成尖晶石结构的MnCr₂O₄相，45钢表面上沉积的Cr₂O₃薄膜在850℃退火后薄膜表面形成以Fe元素为主的大颗粒，薄膜表面物相为Fe₂O₃和Cr₂O₃混合相，IC10合金表面上沉积的Cr₂O₃薄膜表面没有发现基材中的金属元素，主要物相为Cr₂O₃相。Cr₂O₃薄膜退火后摩擦系数降低至0.45左右。结论Inconel 718合金、45钢以及316不锈钢中的金属元素扩散至薄膜表面对Cr₂O₃薄膜的物相组成、表面形貌以及摩擦学性能有很大的影响，IC10合金表面上沉积的Cr₂O₃薄膜热处理后磨损寿命较低。Inconel 718合金表面上沉积的Cr₂O₃薄膜具有优异的摩擦学性能。

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项目基金:《材料热处理学报》 网址: http://www.clrclxbzz.cn/qikandaodu/2022/0110/981.html