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《哈尔滨工业大学》 2011年
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1Cr18Ni9Ti不锈钢的原子氧效应研究

张岚  
【摘要】:本文利用同轴源原子氧设备和微波源原子氧设备对1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢进行了空间原子氧环境模拟暴露试验。测量了暴露试样的质量损失、表面纳米硬度及摩擦学性能。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对暴露表面的化学成分、相组成及形貌进行了分析。使用原子力显微镜(AFM)以及接触角仪对其他表面特性进行了分析,以探究1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的原子氧侵蚀效应及机理。 研究结果表明,等离子体氧和原子氧暴露均造成1Cr18Ni9Ti钢产生一定量的质量损失和表面硬化。暴露表面的纳米硬度随着原子氧注量的增加而升高。在1×10~(21) atom/cm~2的注量下,表面纳米硬度从未暴露试样的3.012GPa上升至3.897GPa。暴露试样在塑性变形初始阶段的表面缺陷明显多于未暴露试样,但等离子体氧和原子氧暴露对裂纹萌生、扩展及断裂过程影响不大。摩擦磨损试验表明,原子氧和等离子氧暴露均使摩擦初始阶段的最大摩擦系数降低,但对材料磨损机制影响不大。 XPS分析表明,等离子氧和原子氧均导致1Cr18Ni9Ti钢表面层中O元素含量的升高。TEM分析发现,原子氧暴露后,奥氏体中层错发生了扩展,且出现马氏体组织。1Cr18Ni9Ti钢表面层的上述成分和显微组织变化造成了暴露表面的硬化。另外,等离子氧与原子氧暴露均导致表面接触角变小和粗糙度增加。AFM测试结果表明,当原子氧的注量为1×10~(21) atom/cm~2时,表面的粗糙度显著升高。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG142.71

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