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一种提高锆基合金表面硬度的方法

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成果名称: 一种提高锆基合金表面硬度的方法 关键字: 应用行业: 金属制品业
高新技术领域: 金属材料 所在地: 河北省 知识产权类型: 发明专利
知识产权编号: ZL201910927330 成果体现形式: 发明专利 成果属性:
成果所处阶段: 成果水平: 请选择... 研究形式:
学科分类: 战略新兴产业: 请选择... 课题来源:
第一完成单位名称: 河北科技大学; 燕山大学 第一完成单位属性: 技术成熟度:
合作方式: 请选择... 交易价格(万): 2.00 所属十强产业:

本发明涉及合金表面改性技术领域,具体公开一种提高锆基合金表面硬度的方法。所述方法包括如下步骤:对锆基合金进行退火热处理,得到处理后锆基合金;将所述处理后锆基合金置于氮气氛围内,进行激光重熔处理,在锆基合金表面形成氮化锆层。本发明提供的方法在锆基合金表面制备氮化锆层,使氮化锆层的晶粒细小且分布均匀,无氧化物夹杂,组织结构紧密,具有硬度高的优点,氮化锆涂层的硬度相对传统工艺提高显著,可达到基体硬度的3~4倍。

本发明提供的提高锆基合金表面硬度的方法,工艺简单,操作方便,无需预置粉末涂层和喷粉工艺,将退火热处理与激光重熔相结合,在锆基合金表面制备氮化锆层,使氮化锆层的晶粒细小且分布均匀,无氧化物夹杂,组织结构紧密,具有高温稳定性好、硬度高的优点。从锆基合金基体到氮化锆层表面的硬度值逐渐增加,氮化锆涂层的硬度相对传统工艺提高显著,可达到基体硬度的3~4倍。

锆是一种难溶金属,具有惊人的抗腐蚀性能、超高的硬度、极高的熔点、较高的强度和很低的热中子捕获面积等特性,被广泛用在核反应、原子能领域和在高温高压下用作耐蚀化工材料。
目前,锆基合金主要应用于两大领域:利用锆的良好的抗热中子辐射脆化性能用于核工业;利用锆的极好的耐蚀性能用于化学处理、石油化工、纺织等工业,并且作为生物医学材料和新型功能材料的锆基合金正在被积极研究开发当中。然而,锆基合金的表面硬度较低,在诸多应用中不能满足服役条件。
针对锆基合金表面硬度较低的问题,在锆基合金表面生成一层与基体冶金结合的氮化锆涂层,提高其表面硬度。然而,现有技术仍有硬度提高不明显,氮化锆涂层晶粒粗大、组织不均匀且存在残余应力的缺点。


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