【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于材料化學熱處理及表面工程，具體是一種表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法。
技術介紹
1、化學熱處理作為金屬材料表面強化的關鍵手段，在現代材料加工領域有著廣泛應用。在化學熱處理的復雜過程中，活性原子的擴散行為是決定處理效果的核心要素之一。
2、從原理上講，活性原子擴散深度與表面改性層厚度之間存在著直接的定量關系。擴散深度的增加意味著更多的活性原子參與到與基體材料的相互作用中，進而促使改性層厚度不斷增加。這種厚度變化又與化學熱處理的工藝時間緊密相關。在傳統的化學熱處理工藝中，為了獲得理想的改性層厚度，往往需要精確控制工藝時間。然而，過長的工藝時間不僅會增加生產成本，還可能因過度處理導致材料其他性能受損，如基體材料的韌性下降等。
3、與此同時，活性原子擴散深度對改性層組織和力學性能的影響是多方面的。在組織層面，不同的擴散深度會引發晶核形成速率和生長方向的改變，進而影響晶粒的尺寸和形態。例如，較深的擴散深度可能促使形成更細小且均勻的晶粒結構，這是因為更多的活性原子為晶核形成提供了豐富的物質基礎。在力學性能方面，改性層的硬度、耐磨性、抗腐蝕性等都與活性原子擴散深度有關。適當增加擴散深度能夠提高硬度和耐磨性，這是由于活性原子與基體原子之間形成了更復雜的化學鍵合和強化相。
4、大量深入的研究已經證實，在化學熱處理過程中引入稀土元素具有巨大的潛力。稀土元素因其特殊的電子結構和化學性質，在促進活性原子擴散方面表現出獨特的優勢。隨著化學熱處理過程的推進，稀土元素在材料表層的存在能夠顯著改變活
5、然而，稀土元素在應用過程中面臨著一個關鍵的技術難題。由于稀土原子和基體中的金屬原子半徑存在較大差異，當稀土原子試圖進入基體時，會引發強烈的晶格畸變。這種晶格畸變就像一道難以逾越的障礙，極大地阻礙了稀土原子進一步深入基體內部。從微觀角度來看，晶格畸變改變了基體原子周圍的應力場和電子云分布，使得稀土原子在遷移過程中需要克服更高的能量勢壘。這一現象嚴重限制了稀土元素對材料內部深層區域的催滲作用，導致其無法充分發揮潛力。因此，如何實現引入的稀土元素在材料中均勻且深入地分布，從而全面提升催滲效果，成為當前化學熱處理加工領域亟待解決的重要研究課題之一。這一課題的突破對于提高化學熱處理質量、拓展其應用范圍以及推動金屬材料表面強化技術的發展具有至關重要的意義。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提高稀土元素在化學熱處理中的催滲效果，優化化學熱處理工藝，提升金屬材料表面強化效果，而提供一種表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法。
2、本專利技術一種表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法具體是按以下步驟進行：
3、一、基體材料表面納米化：對基體材料表面進行拋光和清洗，采用表面納米化方法在基體材料表面形成一層納米晶層，得到表面納米化的基材；
4、二、溶膠凝膠層制備：采用稀土源、絡合劑和還原劑配制溶膠凝膠前驅體溶液，混合均勻后將溶膠凝膠前驅體溶液浸涂在表面納米化的基體材料表面，并在低溫真空中干燥，得到預處理后的基體材料；
5、三、化學熱處理：對預處理后的基體材料依次進行滲碳處理、熱處理，即完成表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物。
6、本專利技術的有益效果：
7、本專利技術提供表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物方法及其催滲預處理應用，采用本專利技術方法處理后的材料滲碳效率明顯提高，滲碳層厚度增加，硬度和耐磨性顯著提升，在改善滲層組織及力學性能的同時，可降低能源損耗。
8、采用本專利技術的方法改性層厚度較未經預處理樣品的改性層厚度增加，亞表面碳化物數量更多、尺寸分布更均勻，進一步提升改性層層力學性能；表面形成納米晶層后，形成的小尺寸晶粒和大量缺陷使稀土化合物溶膠凝膠中的稀土元素更易于進入基體內部，強化了催滲效果。
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1.一種表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法，其特征在于表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法具體是按以下步驟進行：
2.根據權利要求1所述的一種表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法，其特征在于步驟一中所述基體材料為鋼材。
3.根據權利要求2所述的一種表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法，其特征在于所述基體材料為12mm*12mm*12mm的立方塊體。
4.根據權利要求1所述的一種表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法，其特征在于步驟一中所述清洗是利用超聲波在丙酮溶液中清洗。
5.根據權利要求1所述的一種表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法，其特征在于步驟一中所述表面納米化方法為機械方法、化學方法或熱處理方法。
6.根據權利要求1所述的一種表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法，其特征在于步驟一中采用超音速微粒轟擊進行表面納米化。
7.根據權利要求6所述的一種表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法，其特征在于所述超音速微粒轟擊中微粒選用直徑為40～60μm的氧化鋁顆粒，
8.根據權利要求1所述的一種表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法，其特征在于步驟二中所述采用稀土源、絡合劑和還原劑配制溶膠凝膠前驅體溶液具體按以下步驟進行：將Fe(NO3)3·9H2O、La(NO3)3·6H2O和檸檬酸溶于乙二醇溶液中，制備0.4mol/LLaFeO3溶膠-凝膠前驅體溶液，在室溫下攪拌3h。
9.根據權利要求1所述的一種表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法，其特征在于步驟三中所述滲碳處理是在900℃進行脈沖循環滲碳處理，碳源為乙炔氣體，滲碳周期內進行25次脈沖循環。
10.根據權利要求1所述的一種表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法，其特征在于步驟三中所述熱處理是在650℃進行退火處理、810℃進行油淬處理、150℃進行低溫回火處理。
...【技術特征摘要】
1.一種表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法，其特征在于表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法具體是按以下步驟進行：
2.根據權利要求1所述的一種表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法，其特征在于步驟一中所述基體材料為鋼材。
3.根據權利要求2所述的一種表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法，其特征在于所述基體材料為12mm*12mm*12mm的立方塊體。
4.根據權利要求1所述的一種表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法，其特征在于步驟一中所述清洗是利用超聲波在丙酮溶液中清洗。
5.根據權利要求1所述的一種表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法，其特征在于步驟一中所述表面納米化方法為機械方法、化學方法或熱處理方法。
6.根據權利要求1所述的一種表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物的方法，其特征在于步驟一中采用超音速微粒轟擊進行表面納米化。
7.根據權利要求6所述的一種表面納米化協同溶膠凝膠引入稀土化合物...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張潤博，吳樾，董宇琪，王勇帆，趙明達，
申請(專利權)人：中國船舶集團有限公司第七零三研究所，
類型：發明
國別省市：
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