熔鹽脈沖電解法鈦表面制備滲硼層的研究.pdf

1、采用熔鹽脈沖電解法在鈦表面制備滲硼層，利用單因素法研究電解溫度、電解時(shí)間、電流密度以及占空比等工藝參數(shù)對(duì)滲層成分、厚度、組織、物相等的影響規(guī)律，考察滲硼對(duì)硬度和耐腐蝕性能的影響；通過熱力學(xué)計(jì)算，對(duì)熔鹽脈沖電解滲硼過程中可能發(fā)生的反應(yīng)及生成產(chǎn)物進(jìn)行分析；同時(shí)，從動(dòng)力學(xué)角度，對(duì)硼在鈦中的擴(kuò)散行為進(jìn)行研究，計(jì)算出熔鹽脈沖電解條件下硼在純鈦中的擴(kuò)散系數(shù)以及擴(kuò)散激活能。研究結(jié)果表明：
　　1）電解溫度越高，電解時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)的沉積速率越大，

2、制備的鈦硼化物滲層越厚，晶粒也越大；時(shí)間過長(zhǎng)后滲層開始出現(xiàn)裂紋；電解溫度較低（800℃和840℃）、時(shí)間較短（60min）時(shí)形成的晶粒細(xì)小、致密且平整，滲硼效果較好。占空比越小，沉積速率越大，但對(duì)滲層厚度影響不大。電流密度為60 mA/cm2時(shí)，所得滲硼層晶粒較為細(xì)小、無(wú)裂紋。不同工藝條件下所得滲硼層的組成相均含有TiB、TiB2，并且TiB在（111）晶面具有擇優(yōu)取向。
　　2）滲硼使得鈦基體的硬度和耐蝕性均得到提升：表面顯微硬

3、度相對(duì)于基體提高了約6倍，最高可達(dá)2259.3HV0.05；開路電位（OCP）、電化學(xué)交流阻抗（EIS）和動(dòng)電位極化曲線等電化學(xué)方法的測(cè)試數(shù)據(jù)均表明試樣經(jīng)滲硼處理其耐腐蝕性得到了顯著提高。
　　3）經(jīng)熱力學(xué)分析得出滲硼過程中的三個(gè)反應(yīng) Ti+B=TiB、Ti+2B=TiB2、TiB+B=TiB2的吉布斯自由能（ΔG）均為負(fù)，說明反應(yīng)均能發(fā)生，驗(yàn)證了鈦表面滲硼層的主要組成相為TiB和TiB2。通過動(dòng)力學(xué)計(jì)算得到不同溫度下硼在鈦基體中