氮化铁粉末冶金材料的制备和性能的研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要二十世纪以来，Fe—N材料因为具有良好的耐蚀、耐磨和磁学性能而被广泛的研究和应用。本论文以纯铁粉作为原料，通过气体渗氮一冷等静压预成型一热烧结成型的工艺路线制备了Fe—N粉末冶金材料，通过金相观察、X射线衍射(xRD)对Fe—N粉和Fe—N粉末冶金材料进行了显微组织和成分的检测，同时还利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(T跏)等检测手段分析了Fe-N粉末冶金材料形貌、结构特征。将烧结制备的Fe—N粉末冶金材料和购买的市场化的铁基粉末冶金材料进行了全面的对比分析：浮水法测量密度，HXD一1000数字型显微硬度计测量维氏硬度，在国产M

2、一2000型磨损实验机上进行摩擦磨损实验，用SO,Y／Q-250型二氧化硫盐雾腐蚀实验箱测量其抗蚀性。利用超导量子干涉仪(SQUID)测量了Fe-N粉和Fe-N粉末冶金材料的磁学性能。实验结果表明，Fe—N粉的主要成分为Fe。N，而烧结Fe-N粉末冶金材料主要成分为纯Fe和一定量的Y’一Fe．N，这说明烧结过程中存在脱氮现象。通过对比分析发现，Fe-N粉末冶金材料的密度为5．26x103kg／=3，低于购买的铁基粉末冶金材料的密度(6．79×lO"kg／=')，硬度却达到了Hk05371．5，是铁基粉末冶金材料的1．4～1．9倍，同时耐磨性能提高了5．5倍。在中性盐雾腐蚀实验中，

3、Fe—N粉末冶金材料在24h后腐蚀等级为九级，耐蚀性比铁基粉末冶金材料提高了5倍，这说明与铁基粉末冶金材料相比，Fe—N粉末冶金材料具有良好的耐蚀性能。Fe—N粉末冶金材料的饱和磁化强度为199．6emu／kg，这个值介于Coey提出的Y’一Fe。N相的饱和磁化强度值和纯铁的饱和磁化强度(210emu／kg)之间，具有高的饱和磁化强度。从实验结果及对比中发现Fe-N粉末冶金材料比一般的铁基粉末冶金材料具有更好的堕妻窒望查兰堕主竺壅竺兰篁笙壅蔓!!夏综合性能，因此它能够替代部分铁基粉末冶金材料，在生产中得到应用与推广。关键词：Fe—N粉末冶金材料，XRD，sEM，TEM，密度，耐磨

4、性，耐腐蚀性，磁学性能嚣毫交遴大学毒羹士研究生学位论文繁}ll页AbstractSincethe20century。theFe—Nmaterialhasbeeneomprehensivelystudiedandapplicatedforitsgoodwearresistance、corrosionandmagneticsproperty．InthispaperFe—稍powdermetallurgymaterialWaspreparedbythetechnicscourseofgasnitriding、coolisostaticpressingandsinteringwithth

5、erawmaterialofpureiron．ThemicrostrctureandcompositionofFe—NpowderandF§璀powdermetallurgymteri越wereobservedendcharacterizedbymetallographic戚四uscopeandX-mydiffraction(xR璐。Atthes8融etime，theconfigurationandmorphologyofFe-NpowdermaterialwereanalyzedbySEMandTEM．ComparingthepropertyofFe—Npowdermateri

6、alwiththatofironbasematerial，thedensitywastestedbydrownproofing，themicrohardnessweretestedbyHRD—100鼹鹾hardnessdevice。thewe8ringtestforspecimenswasconductedinainterualM-2000device，thecorrosionresistancewasconductedinS馥￥内25。experimentbox，andthemagneticpropertyofFe—NpowdermaterialwasweasuredbySQU

7、IDmethod．TheresultsshowedthatthemaincomponentofFe～NpowderwasFe，N，whileFe—NpowdermetallurgymaterialcontainsironandpartialY’一Fe{Nwhilethenitrogenescapedinsitering．Itwasfoundthatthedensityofthismaterialwaslowerthanthatofiron-basedmaterial．butthe