基本信息
- 項目名稱：
- 新一代“節(jié)能、高效”氣體滲氮技術--原位納米催化低溫快速氣體氮化研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 本文通過研究原位納米催化低溫快速氣體滲氮技術，結合內燃機氣缸套、活塞環(huán)等具體產品的實際生產要求，探討這種技術作為下一代氮化技術的可行性，與同傳統(tǒng)氣體滲氮和離子滲氮等技術相比的優(yōu)勢，以及此項技術的發(fā)展前景。
- 詳細介紹：
- 金屬熱處理是機械制造中的重要過程之一，與其他加工工藝相比，熱處理通過改變工件內部的顯微組織或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能。滲氮處理作為金屬熱處理的一種方式，由于其成本低、工藝簡單而且可以大幅度改善工件的硬度、疲勞強度、抗腐蝕性等機械性能，被廣泛應用于工業(yè)生產中。由于目前大量應用的傳統(tǒng)氣體滲氮技術是一種高耗能的加工方式，處理速度慢、溫度高，極易造成基體變形導致廢品率升高，使得其優(yōu)勢得不到充分發(fā)揮。在節(jié)能減排的大趨勢下，如何降低國內滲氮技術的能耗，提高良品率，是新一代滲氮技術需要解決的問題。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本文通過介紹原位納米催化低溫快速氣體滲氮技術的技術特點和工藝流程，以及對鋼制試樣納米化處理后的檢測和滲氮后滲氮層性能的檢測，重點探討了這一技術的相對于傳統(tǒng)氣體滲氮技術和離子滲氮技術的改進與優(yōu)勢。目的在于突出這種技術對于滲氮處理節(jié)約能源、提高生產效率和成品率、擴大滲氮處理應用范圍的意義，分析了這種技術作為下一代節(jié)能高效熱處理技術，替代傳統(tǒng)滲氮方法的可行性。
科學性、先進性及獨特之處
- 使用表面交流納米化技術將零件表面預處理后再進行滲氮，使得滲氮速度大大加快，提高了效率，減輕了污染，對于熱處理行業(yè)的節(jié)能減排有著十分重要的意義。同時，由于處理溫度的降低，使得基體畸變減小，對于精密零件的處理效果大大改善，提高了成品率，擴大了此項技術的應用范圍，使得滲氮處理可以代替鍍鉻等高污染的處理技術，實現(xiàn)了更廣泛的應用，對環(huán)境保護又有著十分重要的意義。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 作品的實際應用價值和意義在于，此項技術有望代替現(xiàn)有的傳統(tǒng)氣體氮化技術和離子滲氮技術，成為新一代滲氮技術的代表，解決現(xiàn)有技術成本高、工藝復雜，基體變形嚴重，氮化精密零件合格率低，無法氮化有盲孔細孔的復雜零件等缺點。最重要的是可以改變熱處理行業(yè)管理粗放、制作粗糙、產品低端的現(xiàn)狀，有助于產業(yè)鏈升級，縮小熱處理技術方面與發(fā)達國家的差距，降低單位能耗，節(jié)能減排，替代污染嚴重的鍍鉻等電鍍技術，保護環(huán)境。
學術論文摘要
- 金屬熱處理是機械制造中的重要過程之一，與其他加工工藝相比，熱處理通過改變工件內部的顯微組織或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能。滲氮處理作為金屬熱處理的一種方式，由于其成本低、工藝簡單而且可以大幅度改善工件的硬度、疲勞強度、抗腐蝕性等機械性能，被廣泛應用于工業(yè)生產中。由于目前大量應用的傳統(tǒng)氣體滲氮技術是一種高耗能的加工方式，處理速度慢、溫度高，極易造成基體變形導致廢品率升高，使得其優(yōu)勢得不到充分發(fā)揮。在節(jié)能減排的大趨勢下，如何降低國內滲氮技術的能耗，提高良品率，是新一代滲氮技術需要解決的問題。本文通過研究原位納米催化低溫快速氣體滲氮技術，結合內燃機氣缸套、活塞環(huán)等具體產品的實際生產要求，探討這種技術作為下一代氮化技術的可行性，與同傳統(tǒng)氣體滲氮和離子滲氮等技術相比的優(yōu)勢，以及此項技術的發(fā)展前景。
獲獎情況
- 《Surface catalysis gaseous nitriding of alloy cast iron at lower temperature》,Jin-Quan Sun,et al, Elsevier ScienceDirect,14 April 2010,
鑒定結果
- 作品所用數據及得出結果真實有效
參考文獻
- [1] T. Bell. Source Book on Nitriding. ASM, Materials Park, 1977, 266. [2] M. Moradshahi, T. Tavakoli, S. Amiri, et al. Surf. Coat. Technol., 2006, 201: 567. [3] W. Sha, M.A. Haji Mat Don, A. Mohamed, et al. Mater. Charact., 2008, 59: 229. [4] M. Moradshahi, T. Tavakoli, S. Amiri, et al. Surf. Coat. Technol., 2006, 201: 567. [5] W. Sha, M.A. Haji Mat Don, A. Mohamed, et al. Mater. Charact., 2008, 59: 229. [6]王積森,馮忠彬,孫金全等.材料導報,2008,20:8 [7] 沈思特. 金屬熱處理學報, 1986, 2:11. [8] 程先華. 金屬熱處理, 1990, 12:3. [9] 鄧光華. 金屬熱處理, 1995, 11:8. [10] J. Baranowska, K. Szczecinski, M. Wysiecki. Vacuum, 2001, 63:517.
同類課題研究水平概述
- 滲氮作為一種化學熱處理的方法在工業(yè)上應用已經有近百年的歷史，我國從上世紀50年代開始采用這種技術，在整個制造業(yè)中已經獲得廣泛的應用。 滲氮不僅能提高零件的硬度、耐磨性和疲勞強度，同時還可以使零件具有良好的紅硬性、變形小、尺寸穩(wěn)定和使工件表面呈壓應力狀態(tài)等優(yōu)點。但是它有著生產周期長（幾十到上百小時）、生產成本高、表面脆性較大的缺點。因此，研究的主要方向集中在不斷探索新方法以縮短滲氮生產周期和降低滲氮層脆性，降低基體畸變，擴大此項技術的應用范圍上。根據國內外已發(fā)表的資料，目前滲氮處理大致有以下幾種方式： 1、調整滲氮工藝，加快滲氮速度 目前大多數廠家采用二段、三段氮化工藝代替等溫滲氮，第一階段一般現(xiàn)在500℃左右滲氮一段時間使工件表面形成高彌散度的氮化物顆粒，保證硬度，第二階段將溫度提高到550℃左右繼續(xù)滲氮，加速氮原子擴散。這種方法比等溫氣體滲氮縮短一半時間，但是由于溫度較高，基體畸變嚴重。 此外還有載體法、縮短換氣時間、取消換氣工序直接加熱、改變氣氛加入氮氣提高氮氛等新工藝，這些方法都屬于對傳統(tǒng)氣體滲氮工藝的改進。 2、采用物理方法加快滲氮速度 這一類比較常用的方法有：離子滲氮法、高頻加熱滲氮法、高壓滲氮法、超聲波滲氮法、磁場或紫外線預處理滲氮法、電解氣相催滲法等。其主要原理是通過物理方法提高外界氮勢加快滲氮速度從而達到降低處理溫度提高速度的目的。 3、采用化學方法加速氣體滲氮 此方法適合于無鋁鋼，對不銹鋼、耐熱鋼特別有效。這些鋼含有13-28%的Cr，零件表面易形成厚度在0.5-1nm的Cr2O3薄膜。極穩(wěn)定的鈍化膜使得氮原子無法穿透，這類方法的主要原理是將鈍化膜通過化學的方法去除，達到建立滲氮層的目的。此類方法包括預磷化處理、加氧滲氮法、潔凈滲氮法和鍍鈦滲氮等。 除了以上幾種滲氮工藝的改進，滲氮處理還出現(xiàn)了計算機可控滲氮和滲氮復合熱處理工藝的趨勢。 現(xiàn)在不少廠家將老式滲氮爐現(xiàn)代化改造，實行計算機可控滲氮?？梢跃_控制爐內氮勢，根據處理材料的不同使用不同的工藝滿足要求，精確控制使得產品質量穩(wěn)定提高了工作效率。 常用的滲氮復合熱處理工藝有滲氮或軟氮化后立即快速淬火，滲氮或軟氮化后加完全淬火或表面淬火，滲氮、軟氮化或硫氮共滲加氧化處理等技術。這些方法通過將氮化與淬火等熱處理工藝相結合，達到提高零件綜合性能的目的。
