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钽的抗高温熔盐腐蚀表面强化技术研究

郑永超  
【摘要】:本文主要通过模拟不同的高温熔盐环境并利用超景深显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜等测试分析手段,对钽的高温熔盐腐蚀机理加以探寻,并且对钽表面进行金刚石镀膜和激光熔凝处理表面强化技术来提高钽的抗高温熔盐腐蚀特性,并加以分析,对强化机理进行了探寻,结论如下: 1.钽氯盐高温腐蚀后的表面物相主要是钽的氧化物,其高温熔盐腐蚀原理是钽的氯化物的流失(蒸发或气化)和氧化物薄膜的“形成—脱落—形成”的一个循环过程,并且随着温度的升高,腐蚀速度也在增加。 2.钽在850℃的熔盐腐蚀中,起始阶段,钽由于形成一层完好氧化膜导致质量增加,之后钽的腐蚀失重与时间是一个正相关的关系;但在950℃的熔盐腐蚀中,钽形成不了层状的氧化物膜,会有脱落现象发生,钽的腐蚀失重与时间成正相关的关系。 3.钽在高温熔盐腐蚀中,随着时间的延长,会在边界处形成退火孪晶,由于孪晶处晶界增多和自身存在缺陷,腐蚀会在孪晶处形成一个快速腐蚀通道,增大腐蚀速率。 4.在钽的表面镀金刚石膜可以提高前期的抗熔盐腐蚀特性,主要因为金刚石本身的优异性能和在镀金刚石膜的过程中生成了更加稳定的钽的碳化物,但由于膜层很薄,随着时间的进行,膜层脱落对表面的保护减弱。 5.激光熔凝表面处理可以提高钽的抗熔盐腐蚀特性,主要因为钽表面的微观缺陷被消除并形成了一层纳米晶,增加了表面的致密性,使裂纹的萌生、扩展阻力增大且氧化产物得到细化,与基体的结合性能变好,另外在形成的裂纹处由于钽的氧化物生成,有部分裂纹会产生自愈合效应,阻止了腐蚀的进一步深入,从而提高了抗腐蚀性能。 6.通过比较,熔凝层的抗高温熔盐腐蚀特性最好,比基体的抗高温熔盐腐蚀特性提高了1.1倍,金刚石膜比基体抗高温熔盐腐蚀特性提高了0.8倍。


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