通过机械表面摩擦处理产生纳米晶铁铬的扩散Z.B.Wanga,N.R.Taoa,W.P.Tonga,J.Lub,K.Lua,∗沈阳国家实验室材料科学研究所、金属材料研究、中国科学院,沈阳文华路72号,110016法国特理工大学,10000作于2003年2月11日;修订于2003年5月,2003年7月被认证文摘通过对机械摩擦表面处理(SMAT)一个纯铁板,纳米颗粒表层无孔隙度和污染是不科学的的。平均粒度在顶面层(5µm厚)大约10-25海里,晶粒尺寸稳定性可以维持653k.铬扩散动力学在体通过测量纳米晶铁相,利用二离子质谱在一个温度范围573-653k.实验结果表明,扩散系数在纳米晶铁铬的数量级是高中高于有限元网格中4-5个数量级,高于晶界α-Fe(GBs)。铁路的活化能扩散的铁纳米与GB扩散,但木质素要高得多。提高铬的扩散可能来自一个大体积非平衡GBs和可观数量的三重连接在目前的纳米晶铁样品通过SMAT处理技术。2003中国公司公布学报出版社有限公司版权所有。关键词:纳米晶体;机械摩擦表面处理;热稳定性;扩散过程;晶界处纳米材料是结构超细颗粒的特点和一个大型的胡-ber中的晶界(GBs)。这些缺陷GBs可以作为“短路”扩散渠道,所以那原子扩散在纳米晶材料有望提高相对多他们的细粒多晶硅这一点已经支持-。试验精神的结果报道在文献[1]。在测量原子的微晶体-线与颗粒大小的铜大约8海里(产生通过意味着的惰性气体缩合和综合)[1]表明活化能量是0.64eV扩散类似表面扩散,只有1/3的晶格扩散。扩散被发现的16个数量级大于晶格价值观。tscheleKirchheim亩¨相比,[4]扩散氢统一nanocrys-tallinePd(平均粒度5海里)在一个Pd单晶在一个大范围的小时集中注意力。他们发现,扩散系数-ficient在纳米晶Pd几倍在较高的晶格扩散H浓度。原子扩散增强也检测在intermetallic-amorphous纳米复合材料相对于非晶态合金,由于存在无数的大量子点[7]。然而,对自然界的认识原子扩散中纳米晶体材料是静止的遥远。到目前为止,实验测量数据在原子扩散中纳米晶体材料还是很限制和散射。大部分的预实验研究了vious欺诈-solidated超细材料样本粉[1],在哪一个外部钛合金气态污染物以及能是不可避免的。将占据扩散动力学-cantly受这些制程伪影。为考察了纳米晶的通过sev-之前,塑性变形[5,6]、颗粒大小usu-盟友大(约100海里或以上)和高窝-格构式聚(GB)混乱被创造出来的综合处理。粮食尺寸效应纳米地区扩散特性不能明确的从这些样品吗在体积小和GB晶格错位效应可能明显包括在内。因此,为了研究nanocrystall-尽管原子扩散动力学的影响,porosity-free纯金属纳米晶和物料样品需要,晶粒尺寸应足够小,以排除其他效果。一个是最近发展起来的技术、表面机械摩擦处理(SMAT)[9,10],似乎适合这个用途。SMAT使制造一个表层,平均的粮食大约10海里的大小对各种金属[圣何塞市]。纳米晶层的无污染因为nanocrystallization和孔隙率亲cess引起严重的塑性变形在非常高应变率[10]。在这部作品中,我们亲duced一层纳米晶铁(粮食大小的10-25海里)在一个纯铁板的方法SMAT技术的。这porosity-free和纳米晶铁层物料扩散行为在纳米晶铁铬研究阶段的人相比细粒多晶硅队。2。实验2.1。样品制备铁板(7毫米,直径为100毫米,直径为100毫米尺寸)纯度99.95wt%受到了这个SMAT处理以达到一个nanos-trucutred表层。治疗前铁样品退火在1223K为120分钟真空炉的机甲消除影响-anical抛光表面结构和粗粮α-Fe获得均匀的阶段(100~µm)。在SMAT程序、淬硬钢的球(镜面效果和直径8毫米)被放置的底部缸-真空室连接形成的振动发电机,球被共振影响到样品multi-directionally见sub-在面对处理室的上方。这个实验装置和SMAT的细节介绍了处理[第十条、第十一条]。因为高系统的振动频率影响样品表面由一个重复大量的球在很短的一段时间。作为一种结果,样品表面塑性变形具有高应变率和谷物表层预计将有效的雅致。后(SMAT振动频率为50赫兹,持续时间60分钟),表面粗糙-ness与原样品。2.2。结构表征构造演化的表层研究了铁样品经x-射线衍射XRD)分析使用RigakuD/max2400X-射线衍射(12kW),用铜Kαradiation。小角的步骤2问=0.02°被送到每个光源的强度测量布拉格衍射高峰。计数时间为20年代的习惯准确地测定衍射峰的宽度step-scanning的模式。平均晶粒尺寸和...
