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纯铜铝铁共渗的实验研究

作　者: 刘建局
导　师: 胡国新
学　校: 上海交通大学
专　业: 工程热物理
关键词: 多元共渗热力学扩散传质抗氧化耐腐蚀
分类号: TG156.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

铜具有高导性、延展性、切削性和耐久性,又具有抗蠕变和耐疲劳等性能,是汽车,电工,电子,电器仪表,化工,冶金,机械等行业中的重要材料。但是在高温和腐蚀环境下,铜的使用寿命大为减少。本文利用固体扩散渗镀的方法在纯铜表面进行铝、铁共渗。对共渗过程进行了热力学的分析与研究;对渗后试样进行了形貌与组织分析,并进行了扩散过程的机理分析;对纯铜和共渗铜进行了氧化的热力学和动力学的研究与分析,并对其抗腐蚀性能进行了研究分析。研究结果显示:纯铜共渗过程中,在400、500℃有两次明显的跃升;渗料配比、电阻炉的保温温度、电阻炉升温速率都会对渗罐内的升温曲线有一定程度的影响,且对形成渗层的厚度有不同的影响;纯铜经过固渗处理表面形成渗层,渗层由附着层、扩散层、熔合层组成,其主要组织为α、β、γ和I相;经共渗处理后的试样相对纯铜试样,在300℃的抗氧化性有所降低,在600~800℃的抗氧化性有所提高,常温下,在22%盐酸和45%硫酸中耐腐蚀性有所降低,在3.5%NaCl溶液中耐腐蚀性有所提高;纯铜渗铝传热的数值计算的结果与实验所得数据的均方相对误差都在20%左右,相关系数都在0.95以上。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-19
  1.1 概述  11-14
    1.1.1 铜及其合金概述  11-12
    1.1.2 渗镀的特点及作用  12-13
    1.1.3 纯铜表面固体渗镀  13-14
  1.2 纯铜表面固体渗镀的研究现状  14-17
    1.2.1 渗镀元素方面的研究现状  14-16
    1.2.2 渗镀主要研究内容的现状  16-17
  1.3 目前研究的不足及本文的选题思路和研究内容  17-19
第二章纯铜铝铁共渗热特性实验研究  19-45
  2.1 理论基础  19-21
    2.1.1 渗层形成的条件  19
    2.1.2 渗层形成的热力学过程  19-20
    2.1.3 集总热容参数法  20-21
  2.2 实验部分  21-24
    2.2.1 实验材料  21-22
    2.2.2 纯铜渗铝热过程实验装置  22-24
    2.2.3 纯铜铝铁共渗热过程实验流程  24
  2.3 实验结果分析  24-43
    2.3.1 物料组分不同时纯铜铝铁共渗的热过程实验结果分析  24-29
    2.3.2 保温制度对纯铜铝铁共渗的热过程的影响  29-31
    2.3.3 电阻炉升温速率对纯铜铝铁共渗的热过程的影响  31-33
    2.3.4 纯铜共渗过程的传热学计算  33-43
  2.4 本章小结  43-45
第三章共渗铜渗层的研究与分析  45-70
  3.1 理论基础  45-48
    3.1.1 渗层形成的过程  45-46
    3.1.2 固渗扩散机制  46-48
  3.2 实验部分  48-50
    3.2.1 扫描电子显微镜(SEM )结构及其工作原理[62]  48-50
    3.2.2 XRD 分析方法简介  50
  3.3 实验结果分析  50-68
    3.3.1 渗层组织分析  50-54
    3.3.2 共渗铜的XRD 分析  54-56
    3.3.3 渗层的厚度分析  56-68
  3.4 本章小结  68-70
第四章共渗铜抗氧化与耐腐蚀性能研究  70-103
  4.1 理论基础  70-81
    4.1.1 金属表面的氧化  70-73
    4.1.2 金属表面氧化的热力学和动力学  73-80
    4.1.3 铜在水溶液中的腐蚀  80-81
  4.2 实验部分  81-84
    4.2.1 纯铜与共渗铜的氧化实验  81-83
    4.2.2 纯铜与共渗铜的腐蚀实验  83-84
  4.3 实验结果分析  84-101
    4.3.1 氧化实验结果与分析  84-97
    4.3.2 腐蚀实验结果与分析  97-101
  4.4 本章小结  101-103
第五章结论与建议  103-105
  5.1 本文总结  103-104
  5.2 建议与展望  104-105
参考文献  105-110
致谢  110-111
攻读学位期间发表的学术论文目录  111

纯铜铝铁共渗的实验研究

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