《碳鋼的表面納米合金化》是依託東北大學，由佟偉平擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：碳鋼的表面納米合金化
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：佟偉平
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
預先研究表明：採用表面機械研磨(SMAT)方法可以將AISI 304不鏽鋼粉體鑲嵌覆蓋在碳鋼表面，實現碳鋼的表面納米合金化。在研磨過程中向罐中加入適量的不鏽鋼粉體，鋼球攜帶粉體不斷撞擊樣品表面，就可形成均勻緻密的納米結構覆蓋層，該層具有優良的耐蝕性。本項目擬採用20鋼和45鋼為實驗材料，對碳鋼的表面納米合金化過程進行深入研究。主要包括：1.通過XRD、SEM、TEM、電子探針和納米壓痕儀等測量手段，對碳鋼表面納米合金化樣品的結構和性能進行研究，最佳化其製備工藝；2.揭示納米結構中的晶粒生長、再結晶、擴散和相變等行為的規律性；3.通過與普通不鏽鋼對比，研究納米合金化樣品的硬度、耐磨性和耐蝕性等。本項目對表面納米合金化研究具有重要的理論與實際意義，研究結果可望拓展傳統碳鋼表面改性的理論和工藝。
結題摘要
在本項目研究過程中，我們製備了表面納米合金化樣品。在研磨過程中通過向罐中加入適量的不鏽鋼、鋁合金和鈦合金粉體，鋼球攜帶粉體不斷撞擊樣品表面，就可形成均勻緻密的納米結構覆蓋層。本項目使用 X 射線、SEM、TEM和硬度測試等手段，深入研究了碳鋼表面納米合金化的過程、樣品的結構和性能等，提出了最佳化的製備工藝；發現表面納米合金化樣品表面合金層晶粒尺寸約為55納米，深度約40微米，次表層形成一個強塑性變形區，深度約為50-100微米。當樣品退火時，表面納米合金化層和強塑性變形區均發生晶粒生長、再結晶、擴散和相變等行為，本項目對其進行了詳細研究，並進行相應的理論解析。碳鋼經過表面納米合金化後，納米層微觀硬度高達600HV，表面耐磨性和耐蝕性等都大幅度提高。本項目對表面納米合金化研究具有重要的理論與實際意義，研究結果可望拓展傳統碳鋼表面改性的理論和工藝。另外，為了適合工業化生產的需求，我們還採用軋制和複合的方式在碳鋼表面製備了鈦合金層，而後再進行表面納米化和滲氮，在碳鋼表面形成鈦氮納米合金化層，獲得了良好的效果。 在項目執行過中，參加國際會議 2 次，並做學術報告；發表論文5篇，其中 SCI 收錄論文 3 篇，EI 收錄 2篇。申報相關發明專利1項。
