2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、金屬鈾具有獨(dú)特核性能而廣泛應(yīng)用于國防和核能工程等領(lǐng)域。但鈾材料化學(xué)性質(zhì)十分活潑,在自然環(huán)境中容易腐蝕且腐蝕速度極快。由于腐蝕總是從表面開始的,因此以表面技術(shù)來延緩乃至克服鈾的腐蝕一直受到關(guān)注。 鈾的腐蝕最終會(huì)使得部件失效,因此在鈾表面獲得耐磨抗蝕薄膜成為了該論文研究的核心問題。在這眾多的表面技術(shù)中,磁控濺射和電弧離子鍍技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的兩種薄膜沉積方法。而微波-ECR等離子體增強(qiáng)沉積是磁控濺射和微波源的結(jié)合產(chǎn)物,它具有:沉膜

2、速度快;所得薄膜致密;低溫成膜,對基體影響很小等優(yōu)點(diǎn)。電弧離子鍍具有離化率高;膜基結(jié)合力強(qiáng)等特點(diǎn)。 該論文選用了微波-ECR等離子體增強(qiáng)沉積和電弧離子鍍技術(shù)作為研究手段。 主要結(jié)論: 該論文利用微波-ECR等離子體增強(qiáng)沉積裝置先在模擬材料45#鋼上沉積Zr-N、Ti-N薄膜,主要研究N2分壓和偏壓的影響。結(jié)果表明:Zr-N薄膜結(jié)構(gòu)受N2分壓和偏壓的影響較大,而Ti-N薄膜則不明顯。隨N2分壓增加,Zr-N薄膜硬度

3、在(19.8~26.3)GPa之間變化,先增加后降低,Ti-N薄膜硬度一直增加,在(23.0~28.2)GPa之間變化。隨偏壓的增加,Zr-N、Ti-N薄膜硬度均呈先增加后降低趨勢,Zr-N薄膜硬度在(20.0~26.0)GPa之間變化,Ti-N薄膜硬度在(22.5~28.4)GPa之間變化。在0.5mol/LNaCl溶液中的陽極極化實(shí)驗(yàn)表明:與基體材料相比,Zr-N薄膜Ecorr最多升高大約118mV,基體Icorr為9.036μA,

4、鍍制薄膜后最小降至0.142μA。Ti-N薄膜Ecorr最多升高大約111mV,Icorr降低約2個(gè)數(shù)量級。在實(shí)驗(yàn)工藝參數(shù)范圍內(nèi),接近1:1化學(xué)配比的2#ZrN和2-1#TiN在-80V偏壓下顯示出最好的耐磨抗蝕綜合性能。選擇這兩種工藝在45#鋼半球殼表面制備了ZrN和TiN薄膜,大氣中存放至今已有2年,樣品沒有明顯變化,獲得了較好的抗腐蝕保護(hù)。 鈾基表面Ti/TiN多層薄膜制備在電弧離子鍍設(shè)備上完成。薄膜表面平整、致密,仍然存

5、在大顆粒和圓坑,隨偏壓的增加大顆粒逐漸減少。所得的多層膜呈層狀、柱狀結(jié)構(gòu)生長,隨偏壓的增加,柱狀晶結(jié)構(gòu)細(xì)化,薄膜致密。隨偏壓的升高,摩擦系數(shù)有所降低,耐磨性能增強(qiáng)。由于所制備的多層膜為軟/硬交替沉積Ti/TiN,且每層較厚,使得其硬度,耐磨性能稍低于單層膜,但刻劃實(shí)驗(yàn)表明:多層膜具有更好的結(jié)合力,結(jié)合力最好的-800V脈沖偏壓下的Ti/TiN多層膜結(jié)合力為72N。 Ti/TiN多層薄膜抗腐蝕性能良好,Cl-腐蝕和極化實(shí)驗(yàn)表明:性

6、能最好的-800V脈沖偏壓下樣品在50μg/gCl-溶液中,Ecorr升高了約714mV,Icorr降低了約2個(gè)數(shù)量級。Ti/TiN多層膜在50℃、75%濕熱腐蝕環(huán)境中顯示出很好的抗大氣腐蝕性能。Cl-腐蝕和電化學(xué)腐蝕研究表明,單層膜、梯度膜為貫穿基體的缺陷失效,抗腐蝕性能差;而多層膜提高抗腐蝕性能源于層狀失效,使得腐蝕介質(zhì)到達(dá)基體更加困難,抗腐蝕性能優(yōu)良。 在工藝方面,提出了一系列實(shí)用措施,設(shè)計(jì)了專門的工裝夾具和轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu),克服

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