鋯熱氧化后摩擦學(xué)性能及酸腐蝕行為的研究.pdf

1、鋯是一種稀有金屬,具有較高的熔點(diǎn)和強(qiáng)度等特性,成為一種重要的新型結(jié)構(gòu)材料,被廣泛的應(yīng)用在航天航空、生物醫(yī)學(xué)、化工等行業(yè)。但是鋯的硬度低、耐磨性、耐腐蝕性差,這一缺點(diǎn)極大的限制了它的進(jìn)一步應(yīng)用。利用表面處理技術(shù)在工業(yè)純鋯及其合金表面形成改性層是提高其摩擦學(xué)性能和耐腐蝕性能的主要途徑之一。
　　本文從工業(yè)純鋯的組織結(jié)構(gòu)出發(fā),以研究工業(yè)純鋯及其氧化物的性能為目的,在500℃~800℃之間、不同保溫時間下對工業(yè)純鋯進(jìn)行高溫氧化處理,并對處

2、理前后的組織結(jié)構(gòu)及摩擦磨損性能進(jìn)行了研究。
　　利用X射線衍射儀(XRD)及掃描電鏡(SEM)測試、分析了高溫氧化后試樣的組織結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果顯示,工業(yè)純鋯(Zr)經(jīng)高溫氧化處理后發(fā)生了結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,生成單斜型ZrO2。相同處理溫度下,隨著氧化時間的延長,氧化膜越厚;相同處理時間下,隨著溫度的升高,生成的氧化物越多,氧化膜厚度增加。達(dá)到800℃時,表面逐漸產(chǎn)生裂紋并由縱向裂紋發(fā)展成為橫向裂紋使得氧化皮從鋯基體上脫落。
　　利用MM

3、-200磨損試驗(yàn)機(jī)對處理前后試樣進(jìn)行了摩擦磨損試驗(yàn),并用掃描電子顯微鏡對試樣的表面形貌進(jìn)行分析。結(jié)果表明,700℃×5h處理后的工業(yè)純鋯試樣表面硬度最高,磨損量較小,耐磨性能最好。硬度測試結(jié)果顯示,在一定范圍內(nèi),隨著氧化溫度的上升,時間的延長,硬度顯著增加,氧化膜厚度增加,摩擦磨損性能也不斷提高。
　　將處理過的試樣及未處理的工業(yè)純鋯試樣,放入25％HCl中進(jìn)行腐蝕試驗(yàn),觀察各試樣表面形貌及重量變化,結(jié)果顯示,經(jīng)高溫氧化后的試樣耐