喷丸及退火处理对1Cr28Ni9Ti合金抗高温氧化性能的影响

研究了经过喷丸处理及400℃退火处理的1Cr18Ni9Ti合金试样在900℃空气中的循环氧化性能。经SEM，EDS分析及氧化动力学研究发现：喷丸处理虽然促进了铬的选择性氧化，但却使合金表面的压应力增大，所形成的氧化膜的抗剥落性能也不好；退火处理不仅使喷丸试样表面的应力得以消除，并且起到了低温预氧化的作用。经过退火处理的合金表面形成了附着性良好的选择性氧化铬膜，其氧化增重与氧化膜剥落量下降，起到了很好的保护作用，提高了合金的抗高温氧化性能。     

喷丸与ZrO_2/Al_2O_3叠层对Cr_5Mo合金高温氧化性能的影响

采用喷丸处理及溶胶 凝胶工艺涂覆ZrO2/Al2O3叠层对Cr5Mo合金进行了表面处理,研究了不同处理的合金试样在600℃空气中的高温氧化性能。从SEM,XRD及氧化动力学分析结果发现,喷丸处理不能使Cr5Mo合金表面形成保护性的氧化铬膜,反而促进了Cr5Mo合金的高温氧化,其氧化增重与氧化剥落速率最高;ZrO2/Al2O3叠层通过稀土效应改变了氧化膜的生长机制,降低了氧化铬膜的生长速率,促进了合金表面铬的选择氧化,起到了优异的保护作用,大大提高了合金的抗高温氧化性能。     

喷丸处理对1Cr13钢选择氧化的作用

对1Cr13钢进行了不同时间(5,10,20,40 min)的喷丸处理,研究了喷丸处理对1Cr13钢在800℃空气中的抗高温氧化性能。高温氧化实验及表面形貌观察分析发现,喷丸处理形成了一个晶粒细化层,降低了1Cr13钢发生选择氧化所需的临界含量,氧化增重显著降低,氧化膜剥落也有所改善。喷丸处理促进了1Cr13钢表面形成选择性的保护氧化膜,提高了1Cr13钢的抗高温氧化性能,喷丸处理10~20 min的试样抗高温氧化性能最佳。     

电沉积-热解法制备Ce2O3薄膜的抗氧化性能研究

采用电沉积-热解法在1Cr18Ni9Ti合金表面沉积氧化铈陶瓷薄膜,经过900℃下100 h的高温氧化实验及金相分析发现,氧化铈薄膜可显著降低合金的氧化增重和氧化膜剥落量,促进试样表面形成致密均匀的氧化膜,大大提高了合金的抗高温氧化性能,电沉积参数为25 V,60 s时,沉积的薄膜抗高温氧化性能略佳。     

轻质化MA/ODS镍基高温合金高温氧化行为

采用机械合金化(MA)和真空烧结工艺制备了Y2O3质量分数为2%～20%的氧化物弥散强化(ODS)镍基高温合金,在1 000℃空气中对合金试样进行100h的静态氧化实验,研究了Y2O3含量对合金高温氧化性能的影响与作用机制.结果表明:适量稀土氧化物Y2O3的加入(质量分数≤5%)可促进完整Cr2O3氧化膜的形成,提高氧化膜与合金基体的附着力,改善氧化膜的抗剥落性,减缓合金在1 000℃的氧化速度,从而有效提高合金的抗高温氧化性能.但过量添加则会使其抗氧化性能迅速下降.     

微晶化处理对Fe-Cr合金氧化性能的影响

为提高Fe-Cr合金的抗高温抗氧化性能,采用电火花沉积技术对不同Cr含量的Fe-Cr合金表面进行微晶化处理,研究了铸态和微晶化合金在900℃空气中的抗高温氧化行为。氧化动力学曲线、物相分析、表面和截面形貌表明,当Cr含量较低时,微晶化处理提高了Cr的扩散速度,但不足以生成连续的氧化膜,氧化性能变差;当Cr含量较高时,微晶化处理降低了形成保护性氧化膜的临界含量,微晶化处理的Fe-9Cr和Fe-13Cr合金抗氧化性能明显提高。微晶化处理Fe-13Cr合金的抗高温氧化性能最好,这是由于微晶化处理后13%(质量分数)的Cr可以形成连续致密的保护性氧化膜。因此,微晶化处理是提高材料抗高温氧化性能的有效方法,可应用于高温氧化领域。     

喷丸覆盖率对800合金传热管残余应力和抗应力腐蚀开裂性能的影响

采用自主设计的喷丸机对核电蒸汽发生器用800合金传热管进行了外表面喷丸处理.研究了不同喷丸覆盖率对核电蒸汽发生器用800合金传热管的表面形貌、残余应力及其在10%Na OH溶液高温高压环境下的抗应力腐蚀开裂(stress corrosion cracking,SCC)性能的影响.结果表明,喷丸处理能显著改变800合金传热管的表面形貌和应力状态,且随着喷丸覆盖率的增大,800合金传热管中的残余应力减少,抗应力腐蚀性能显著改善.     

K52高温合金及其溅射涂层的循环氧化行为研究

利用磁控溅射的方法在K52高温合金上制备同成分的纳米晶涂层,研究了该合金及纳米晶涂层在900℃的循环氧化行为。结果表明:铸态合金在循环氧化过程中表面有剥落现象,生成了疏松的Cr2O3和TiO2混合氧化膜;而溅射涂层则生成了单一致密的-αAl2O3膜,没有出现剥落现象,提高了合金的抗高温腐蚀性能。讨论了合金及其纳米晶涂层的氧化机理。     

SiO2薄膜涂覆层数对304不锈钢抗高温氧化性能的影响

为提高304不锈钢的抗高温氧化性能,以正硅酸乙酯(TEOS)为原料,采用溶胶-凝胶法,在不锈钢表面制备了SiO_2薄膜,通过氧化动力学,XRD,SEM和EDS分析,研究了涂覆层数对不锈钢900℃抗高温氧化性能的影响。结果表明,SiO_2薄膜与不锈钢基体的附着性良好,促进了不锈钢表面发生选择性氧化,生成保护作用的Cr_2O_3和NiCr_2O_4氧化层,不锈钢的抗高温氧化性能显著提高,其中涂覆3层SiO_2薄膜试样的抗高温氧化性能最佳,经900℃循环氧化100 h后氧化增重与氧化剥落仅为未涂覆试样的58.1%和41.4%。SiO_2薄膜涂覆有效提高了不锈钢的抗高温氧化性能,是表面处理方法应用于高温环境的又一尝试,为溶胶-凝胶法制备其他薄膜提供了借鉴和参考。     

用低氧分压法在35Cr45Ni合金表面制备

在H2-H2O所形成的低氧分压气氛下氧化35Cr45Ni合金,在合金表面形成具有抑制催化结焦能力的氧化膜;用能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、划痕仪分析氧化膜的成分、物相组成以及氧化膜与基体的结合状况,用结焦试验评价氧化膜的抗结焦性能,并用扫描电镜(SEM)分析氧化处理和未经氧化处理试样结焦后的表面形貌.结果表明:经低氧分压处理的合金表面铁、镍含量降低,在金属表面形成了以Cr2O3、 MnCr2O4为主要成分的氧化膜,氧化温度为800,900,1000 ℃时氧化膜的临界载荷分别为9.75,15.55,11.6 N,结焦抑制率分别达到了81%,93%,56%;氧化膜可有效抑制丝状催化焦炭的产生.     

硬状态材料喷丸表面的屈服强度

利用Ｘ射线应分分析技术对一种处于硬状态下的超高强度钢的电解抛光表面与喷丸表面的衍射线产半高宽和屈服强度进行测量，结果表明喷丸表面的半高宽显著减少了，但其屈服强度却大幅度提高了。     

面心立方合金的表面层孪晶强化机制

本文利用透射电子显微分析和x射线内应力测定等方法研究了低层错能面心立方合金表面喷丸强化后组织结构变化与疲劳行为之间的关系。着重观察和分析了疲劳过程中强化层内亚结构和内应力的变化情况。结果表明:层错能很低的面心立方合金(不锈钢和α黄铜)经喷丸强化后,表层中存在大量显微变形孪晶;由孪晶构成的栅栏薄层不仅能使表层残余压应力在疲劳应力作用下维持稳定,而且能有效地防止疲劳裂纹在外表面形核,因此,栅栏强化效应是面心立方合金疲劳强度提高的主要原因。     

Surface recrystallization of a single crystal nickel-base superalloy

The recrystallization behavior of a single crystal nickel-base superalloy was investigated by shot peening and subsequent annealing. Two kinds of recrystallization microstructures, which are intensively dependent on the annealing temperature, are shown in the nickel-base superalloy after shot peening and subsequent annealing. Surface recrystallized grains are obtained when the superalloy is annealed at solution treatment temperature. The nucleation of recrystallization originates from the dendritic core, where rapid dissolution of γ' particles occurs. Cellular recrystallization is observed after annealing at lower temperatures. Cellular structures induced by high diffusivity of the moving boundary and more γ' particles dissolution led by residual stress are developed from the surface region. Recrystallized kinetics of the shot-peened alloy annealed at 1050℃ accords with the Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov equation. The low Avrami exponent is caused by the inhomogeneous distribution of stored energy, the decreasing of stored energy during recovery, and the strong resistance of boundary migration by γ' particles.     

电火花加工表面喷丸残余应力场的有限元分析

喷丸强化作为表面改性技术,对增强工件实际应用,提高使用寿命具有重要意义.采用ABAQUS有限元软件,对电火花单脉冲放电和喷丸强化,在GH3039高温合金材料表层产生的残余应力场进行有限元分析,获得残余应力场的分布规律及残余应力沿层深方向上的变化规律,对电火花单脉冲放电一个脉冲周期后和喷丸强化后工件表面应力分布进行仿真分析.结果表明：电火花加工表面喷丸强化后的残余应力分布规律与理想表面喷丸相同,经喷丸强化后,工件表面残余拉应力明显降低,表层残余压应力有大幅提升,强化效果显著,表面对称轴处径向残余应力比喷丸前降低79.406％,最大径向残余压应力比喷丸前提高了339.143％.     

激光冲击强化对Ti2AlNb合金微观组织及残余应力的影响

Ti2AlNb(O-Ti2AlNb)具有优异的力学性能,在航空发动机方面有远大应用前景.激光冲击强化(Laser Shock Peening,LSP)是一种先进的表面改性技术,能够在材料表面诱导产生高幅值、大深度的残余压应力,改善材料微观组织,提高材料抗疲劳、高温氧化等性能.本文采用激光冲击强化对Ti2AlNb合金进行表面改性,并研究其组织演变、残余应力以及高温环境对性能的影响.结果表明:激光冲击强化能够显著减小Ti2AlNb合金近表面的晶粒尺寸.显微硬度由冲击前的350 HV提升到395 HV;在冲击区域近表面产生了约-377 MPa的残余压应力;而在高温环境中,由激光冲击强化所诱导的材料近表面残余应力随时间逐渐释放,在600℃条件下,残余应力释放较为缓慢;而在720℃条件下,残余应力迅速释放.     

热处理对TiAl基合金喷丸试样组织与性能的影响

TiAl合金在高温下服役时,表面因受循环载荷而容易产生疲劳裂纹,因此有必要进行表面处理以改善其力学性能。使用直径0.2 mm钢丸在0.7 MPa气压下对TiAl合金进行室温喷丸实验,使用ABAQUS有限元分析软件进行喷丸仿真模拟研究。随后,对喷丸试样进行不同温度和保温时间的热处理。通过SEM观察TiAl合金纵截面的显微组织,使用X射线残余应力仪测量TiAl合金表面的残余压应力,使用显微硬度仪测量热处理后TiAl合金表面的显微硬度。结果发现,喷丸后TiAl合金表面出现许多凹坑和层片状突起,次表面处发生明显塑性变形并出现许多变形孪晶。热处理后TiAl合金表面残余压应力会随着保温时间的增加和热处理温度的升高而变小。硬度几乎表现出与残余应力相同的趋势,但当热处理温度为1 200℃时,因金相组织发生变化,α₂相含量明显增多,导致硬度增加。     

弹簧钢60Si2Mn脱碳表面的应力分析

弹簧钢60Si2Mn在热处理过程中会发生脱碳.由于脱碳会严重影响零件的使用性能,因此可采用喷丸的方法来提高零件的使用性能,喷丸在材料表面产生的残余应力是二维的.基于此,讨论了喷丸强化对脱碳表层的影响,利用X射线应力分析技术及Mises等效应力法,可测得弹簧钢60Si2Mn脱碳表层在喷丸前后的屈服强度.实验结果表明,喷丸试样的表面屈服强度比未喷丸试样的表面屈服强度有了很大的提高,这说明了喷丸可以改善脱碳零件的性能.     

激光冲击、喷丸及其复合强化对TB6钛合金表面完整性及轴向疲劳性能的影响

 为了提升TB6钛合金旋翼的疲劳性能，研究了喷丸、激光冲击及两者的复合工艺等3种表面强化方法对钛合金表面完整性及高周疲劳性能的影响规律。采用白光干涉仪、X射线残余应力测试仪和扫描电子显微镜分别对加工前后试样的表面形貌、表面残余应力分布和微观组织等表面完整性特征参数进行了表征，并采用疲劳试验机分别测试了轴向应力疲劳寿命和疲劳极限。结果表明，在相同加载条件下，相比磨削试样，采用单一的激光冲击试样的轴向应力疲劳寿命提高了32.2倍，而单一的喷丸和激光冲击+喷丸复合强化的试样疲劳寿命均提高了至少126.4倍。激光冲击+喷丸复合强化表现出比单一的喷丸强化更优的疲劳极限增益效果。