[發明專利]一種低碳鋼表面鍍鎳層合金化擴散模型的建立方法

在審

• 申請號: 201711344563.2
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108088773A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 蘭偉;趙帥;周文
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00;G06F17/50
• 代理公司: 重慶蘊博君晟知識產權代理事務所(普通合伙) 50223
• 代理人: 王玉芝

1.一種低碳鋼表面鍍鎳層合金化擴散模型的建立方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)采集數據

低碳鋼表面經過電鍍鎳處理后進行熱處理，熱處理過程中通過設置不同的溫度條件獲得相應的擴散距離數據(x/μm)，另采集擴散層不同位置的一組擴散物質濃度數據(C/kg/m3)；

(2)建立模型

a.在菲克第二定律基礎上作玻爾茲曼變換，具體如下：

令則

其中，C為擴散物質的體積濃度(kg/m3),t為擴散時間(s),x為擴散距離(μm)，D為擴散系數；λ表示定義的中間變量；

b.將Fe的濃度曲線作為研究對象，假設在熱處理前鍍層中不含Fe且基體中不含Ni，取擴散前的界面位置為坐標原點，令沿鍍鎳層的方向為x軸正向，令初始條件如下：

C ( x , 0 ) = C 1 ( x < 0 ) C 2 ( x ≥ 0 ) ]]>

其中，C1表示Fe的濃度，C2表示Ni的濃度；

對公式一進行積分，得

∫ C 1 C - ( λ 2 ) d C = D d C d λ | C 1 C , ]]>

由于進一步得到

- 1 2 ∫ C 1 C λ d C = ( D d C d λ ) C , ]]>

由于任意時刻進一步得到

由于進一步得到

由公式三確定坐標原點x＝0的位置，并進一步得到

其中，m表示滿足公式三和公式四的截面與濃度曲線相交時橫坐標距原點的距離；

將公式二中的濃度C代以Cm可以得到

∫ C 1 C m x d C = - 2 t ( D d C d λ ) C m = 2 tJ C = C m , ]]>

其中，Cm表示滿足公式三和公式四的截面與濃度曲線相交時縱坐標，曲線的濃度值；J為擴散通量(g/cm2)；

根據公式二，可得任一濃度Cˊ時的擴散系數為

最終通過軟件編程獲得不同溫度下，擴散距離與濃度的關系式為：

C＝a1×exp(-((x-b1)/c1)2)+a2×exp(-((x-b2)/c2)2)+a3×exp(-((x-b3)/c3)2)

+a4×exp(-((x-b4)/c4)2)+a5×exp(-((x-b5)/c5)2)+a6×exp(-((x-b6)/c6)2)

+a7×exp(-((x-b7)/c7)2)+a8×exp(-((x-b8)/c8)2)；

其中，C為濃度，x為擴散距離，a1-a8，b1-b8，c1-c8表示通過編程得到的系數。