強流脈沖電子束作用下Cu-C粉末冶金材料的表面合金化及性能研究.pdf

1、本文選用“Nadezhda-2”型強流脈沖電子束（HCPEB）設(shè)備對粉末冶金制備的Cu-6％C（質(zhì)量分數(shù)）復合材料進行表面輻照處理，輻照次數(shù)分別為1次，5次，20次和40次。利用X-ray衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、三維激光掃描顯微鏡（LSM）、透射電子顯微鏡（TEM）以及拉曼（Raman）光譜詳細分析了輻照前后樣品表面的相組成及微觀結(jié)構(gòu)變化，并對HCPEB輻照處理前后樣品表面的顯微硬度以及摩擦磨損性能進行了測試。

2、>　　HCPEB輻照后，Cu-C間發(fā)生了固溶，部分C原子與Cu原子形成了間隙固溶體，利用不同輻照次數(shù)下Cu（111）衍射峰的晶格常數(shù)變化粗略計算出C在Cu中的固溶度，結(jié)果表明HCPEB輻照可顯著改善C在Cu中的固溶度，20次輻照時固溶度最大，可達2.24%。此外，HCPEB輻照使得復合材料表面形成了高密度的Cu、C納米晶粒，并在基體Cu中誘發(fā)了高密度的空位及空位簇、位錯等晶體缺陷，為C原子的擴散提供了大量的擴散通道，促進了Cu-C之間的

3、互溶。另外，拉曼光譜分析結(jié)果表明，在HCPEB輻照過程中部分的C發(fā)生了非晶化。
　　HCPEB輻照處理后，材料表面的硬度得到了改善，20次輻照處理時，固溶度最大，硬度達到最大值。摩擦表面輪廓圖分析結(jié)果表明，20次輻照處理表面耐磨損性能最好。利用三維激光掃描圖對不同輻照次數(shù)下的表面進行對比分析后發(fā)現(xiàn)，在低次輻照（1次，5次），C在Cu中的固溶度較小時，表面形成的大量彌散分布的熔坑會導致表面粗糙度增大，在磨損過程中會容易出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，