镍在低碳钢表面的扩散机理与规律

作者：张士宪; 徐鸣悦; 赵晓萍; 李运刚^*

来源：金属热处理, 2023, 48(05): 121-128.

DOI：10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.020

• 镍/低碳钢表面复合材料
• 互扩散系数
• 扩散机理
• 扩散规律

采用水溶液电沉积+高温固态扩散法成功制备了镍/低碳钢表面复合材料，研究了镍在低碳钢表面的扩散机理，利用Den Broeder法得到了不同温度下镍在低碳钢中的扩散规律。结果表明，高温固态扩散退火处理实现了镍沉积层与低碳钢的冶金结合，镍原子主要沿低碳钢晶界进行扩散，其扩散抑制了晶粒的长大。碳、硅、锰、硫、磷原子对镍原子的扩散影响较小。镍原子在低碳钢表面的固态扩散规律为DNi=-3.53×10-21T4+1.75×10-17T3-3.22×10-14T2+2.60×10-11T-7.81×10-9。在973～1373 K温度区间固态扩散时，随着温度的升高，镍原子的平均互扩散系数呈现先上升后下降再上升的趋势；晶体结构对于镍原子的扩散影响较大，镍原子在体心立方晶体结构中的扩散速度明显大于在面心立方晶体结构中的扩散速度。

• 单位
  华北理工大学; 河北工业职业技术学院; 唐山钢铁集团有限责任公司