表面纳米化对高锰钢磨料磨损性能的影响

利用传统的喷丸技术，在高锰钢表面制备出了具有纳米晶结构特征的表层，并利用X射线衍射仪及高分辨透射电子显微镜表征了表面纳米晶的微观组织结构特征．喷丸处理试样的表层晶粒细化至纳米量级，喷丸60min试样的表面晶粒尺寸约为3～8nm．随着喷丸处理时间的增加，试样表面硬度增加，晶粒尺寸减小．利用三体磨料磨损试验机检验了喷丸处理前、后试样的磨料磨损性能，结果表明：喷丸时间为2～30min时，试样的耐磨性随着喷丸时间的增加而增加；喷丸30min试样的耐磨性提高了72％；过长的喷丸时间导致试样产生微裂纹而使耐磨性下降．晶粒细化和硬度提高使磨损机理发生改变，未喷丸处理试样的磨损主要为微观切削，而喷丸处理试样的磨损主要为疲劳剥落，磨损机理的改变使材料的耐磨性提高．     

激光冲击处理不锈钢慢应变速率拉伸应力腐蚀性能

利用激光冲击处理技术对304不锈钢片试样进行激光冲击处理。采用慢应变速率拉伸实验方法评价304不锈钢激光冲击处理前后在80℃时、质量分数为3.5%Na Cl溶液中的应力腐蚀开裂敏感性。通过金相显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)分析激光冲击处理后表面强化层的晶粒细化程度。采用显微硬度计测定了表面显微硬度分布及影响层深度。实验结果表明,激光冲击处理未能显著细化试样表层晶粒,但可以提高显微硬度。随着冲击次数增加,表面显微硬度值也增加,影响层厚度提高。慢应变速率拉伸应力腐蚀试验结果表明激光冲击处理可以降低不锈钢应力腐蚀开裂敏感性,且双面冲击处理比单面冲击处理效果更好。     

高能喷丸0Cr18Ni9Ti不锈钢自纳米化机理

为在OCr18Ni9Ti不锈钢棒材端面制备出纳米晶,采用高能喷丸(HESP)对不锈钢棒材的端面进行表面自纳米化处理.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪对喷丸端塑性变形层不同深度的组织进行表征,并对OCrl8Ni9Ti不锈钢在高能喷丸过程中的晶粒细化机理进行讨论.结果表明:在喷丸端大约70 μm深度内形成纳米组织,其中喷丸表面的晶粒尺寸达到52 nm左右.晶粒细化机理为:在小应变作用下主要是孪生变形把粗大晶粒细化成孪晶薄片,在大应变作用下,孪晶交叉把孪晶片细化成纳米晶粒,同时在孪晶交叉处产生应变诱导马氏体相变.     

复合表面改性对M50NiL钢拉压疲劳寿命的影响

为提高M50NiL钢的疲劳性能,在对M50NiL钢进行渗碳处理的基础上,分别进行单一磨料水射流喷丸、磨料水射流喷丸+表面超声滚压复合表面改性处理试验,研究表面形貌、表面粗糙度、残余应力场、表层硬度和疲劳寿命的关系.研究结果表明:与单一磨料水射流喷丸处理相比,复合表面改性处理可提高试样表面完整性.在表面形貌方面,复合表面...     

工业纯铁表面自纳米化及其表征

利用高能喷丸(High energy shot peening,HESP)法在工业纯铁的表面获得一定厚度的纳米晶层,实现工业纯铁表面自纳米化。通过金相显微镜观测、扫描电子显微镜分析、显微硬度测试以及X线衍射计算分析,对工业纯铁表面自纳米化层的组织结构和性能进行研究分析。研究结果表明:采用HESP方法实现工业纯铁表面纳米化的主要工艺参数是:喷丸弹丸为直径1 mm的铸铁,喷丸压力为0.6 MPa,喷枪距离试样表面为5 cm,所获得的纳米晶的厚度随着喷丸时间的增加而增加;剧烈变形层由于晶粒得到了细化,其显微硬度大大提高,在距喷丸面10μm处,其显微硬度(HV)达到296.6,随着距喷丸面距离的增加,剧烈变形层的硬度不断减小;只要喷丸1 min,即可在工业纯铁表面获得平均晶粒粒径为68.4 nm、微观畸变为0.050%的纳米晶层;随着喷丸时间的延长,晶粒粒径越来越小,而微观应变越来越大;喷丸14 min可在工业纯铁表面获得平均晶粒粒径为28.5 nm、微观畸变为0.175%的纳米晶层。     

表面纳米化对7055铝合金耐磨性能的影响

为了研究表面纳米化对7055铝合金耐磨性能的影响,利用高能喷丸(High Energy Shot Peening, HESP)技术对7055铝合金材料进行表面纳米化处理,在7055铝合金表面获得纳米结构。利用透射电镜分析纳米化前后微观组织的变化,同时对纳米化材料表层进行残余应力及显微硬度测定,并采用球盘磨损试验机研究了纳米化表面对固定载荷条件下7055铝合金材料磨损性能的影响。结果表明：表面纳米化使7055铝合金材料表面发生严重塑性变形,材料表面分布较高幅值残余压应力,最大可达到-369MPa, 残余压应力层深度达0.6mm;纳米化后试样显微硬度较基体提高了50%。摩擦磨损实验表明：表面纳米化从一定程度降低了7055铝合金材料表面摩擦系数,且磨损失重是未处理试样的32%,表明高能喷丸表面纳米化有效改善了7055铝合金材料的耐磨性能。     

表面机械研磨316L不锈钢诱导表层纳米化

采用表面机械研磨处理方法在316L不锈钢上制备出纳米结构表层,用X射线衍射和透射电镜研究横截面组织结构的演变过程,通过测定表层到内部的硬度变化研究纳米化对硬度的影响·结果表明:经过60min表面机械研磨处理后,在距样品表面约100μm深度形成高密度位错;随着应变量和应变速率的增加,在距样品表面约50μm深度诱发了机械孪生,形成了片层状孪晶,并相互交割细化组织;最终在样品表面形成了厚度约为20μm的纳米层,表层显微组织由晶粒尺寸为10～30nm的双相组织(马氏体和奥氏体)组成·表面纳米化是通过位错 孪晶及孪晶 孪晶相互作用实现晶粒细化·表面纳米化后,表层硬度显著提高·     

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。     

304不锈钢超声表面纳米化后的表征

利用超声表面纳米化技术(ultrasonic nanocrystal surface modification,UNSM),采用4组静态载荷(70 N,90 N,110 N,130 N)分别在304不锈钢表面获得强塑形变形层,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、XRD等研究了由表层到基体的显微特征、残余应力、硬度分布及相组成等.利用有限元方法探讨弹性模量及泊松比同时由表层到基体梯度增加时,弯曲试件内的正应力分布.结果表明:随静态载荷增大,304不锈钢表面强塑性变形层深度增加,表面硬度略有增大,表面残余压应力增大,γ相向α相的转变效应增强;随静荷载增大,试样表面粗糙度由于静荷载较大反而有所增加;表面纳米化处理后,弯曲试样截面最大正应力降低,回转弯曲疲劳条件下能有效提高材料寿命.     

J422/A132对Q235/304焊接接头组织与力学性能的影响

采用J422和A132两种焊条,利用手工电弧焊焊接Q235与304钢,通过金相观察试验、硬度试验和拉伸试验,研究了J422/A132对Q235/304焊接接头组织与力学性能的影响.研究发现:(1)J422焊条试样焊缝区产生了马氏体组织,硬度上升,A132焊条试样焊缝区组织为奥氏体+铁素体双相组织,塑性、韧性较好;(2)本实验中,J422焊条焊接的试样抗拉强度比A132焊条焊接的试样约高252MPa,伸长率约高3.13%;(3)对于J422和A132焊条焊接的试样,熔合区都存在一定的过渡层,A132焊接的试样过渡层范围相对更小;(4)Q235/304异种钢焊接时,J422试样比A132试样碳的迁移现象更加严重.     

激光表面处理灰铁的工艺实验研究

本文探讨了激光表面处理灰铁的工艺。运用1.2kW CO_2激光加工机重熔普通灰铸铁表面并进行合金化处理。结果表明,激光表面处理时白口深度的大小与激光器工艺参数P/(Dv)~2/1成线性关系,且受表面涂料的影响;白口层深度与熔区表面硬度成指数关系,白口深度越大,则硬度值越高。激光表面处理后,试样自表层起可划分为3个区域,即:熔化区,组织为莱氏体;热影响区,组织为针片状马氏体和隐晶马氏体;基体区,组织为珠光体。     

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。     

滚压对碳钢微动磨损性能的影响

为了提高碳钢的微动磨损特性,采用不同参数的滚压工艺对45号钢试样进行表面处理,通过表面形貌测量仪、维氏显微硬度计和扫描电镜(SEM)考察在不同参数下,滚压工艺对钢的表面粗糙度、显微硬度、硬化层的厚度等的影响,然后在SRV IV摩擦磨损试验机上对比研究各工艺处理试样的微动磨损特性。研究结果表明:滚压工艺使试样表面形成一定厚度的硬化层,可以降低试样表面的粗糙度,提高表层显微硬度;滚压工艺使试样的磨损量和摩擦因数显著减小;未处理试样的磨损形式主要为黏着磨损和疲劳磨损,滚压后试样以磨粒磨损为主,并伴随轻微的疲劳剥落;不同的滚压参数对45号钢表面性能和微动性能影响较大,滚压工艺使45号钢试样的抗微动磨损性能更加优异。     

激光冲击强化对42CrMo钢耐高温腐蚀性能的影响

采用高能量纳秒级脉冲激光,对42CrMo合金钢表面进行激光冲击强化处理,测定42CrMo钢在激光冲击强化后的残余应力、硬度及粗糙度,并对试样进行高温腐蚀试验,利用扫描电子显微镜(SEM)观察试样表面的微观形貌,研究激光冲击强化处理对42CrMo钢耐高温腐蚀性能的影响.结果表明:激光冲击强化后试样表面腐蚀形貌明显比未进行激光冲击处理试样更好.激光冲击强化后42CrMo钢耐高温腐蚀性能得到提升,主要是由于材料表面残余压应力层能够抑制材料表面氧化膜的脱落,提高其耐高温腐蚀性能.与小能量激光冲击相比,大能量冲击可以大幅度提高试样表层的残余压应力值,并提高残余压应力的影响深度.     

热处理对喷射成形H13钢组织性能的影响

通过硬度试验、拉伸试验、冲击试验、光学显微镜以及扫描电镜分析,对喷射成形H13钢经热处理的组织与性能的变化进行了研究,并与传统铸造H13钢的组织和性能进行了对比。研究结果表明:喷射成形H13钢晶粒细小,消除了元素偏析,热处理后碳化物弥散分布于晶界和马氏体边界;而传统铸造H13钢晶粒粗大,存在大量粗大的一次碳化物,恶化了材料性能。     

表面自纳米化304L不锈钢/T2铜扩散连接

采用高能喷丸(HESP)对304L不锈钢棒端面进行表面自纳米化(SSNC)处理,在850℃下将不锈钢与铜棒进行600 s脉冲加压扩散连接(PPDB).利用金相显微镜和显微硬度仪对不锈钢棒喷丸端面进行表征,测试接头拉伸强度,对断口和接头剖面进行SEM和EDS分析,并计算Cu原子在不锈钢中的扩散系数.实验结果表明:经SSNC处理在不锈钢表层获得大约60 μm的剧烈塑性变形层.铜与经SSNC处理的不锈钢的接头平均抗拉强度达到228.2MPa,达到铜基体的83％,比铜与未经SSNC处理的不锈钢的接头的抗拉强度提高20％;铜原子在经SSNC处理的不锈钢中的扩散系数达到8.5×10-14 m2/s,比在未经SSNC处理的不锈钢中高5倍.     

渗氮/PVDTiN涂层对42CrMo钢组织和性能的影响

采用渗氮+物理沉积TiN涂层的复合表面处理技术,对42CrMo钢进行表面强化处理。通过对复合表面处理后的42CrMo钢进行显微组织观察和性能测试,结果表明4,2CrMo钢表层组织和性能分别受渗氮及PVD工艺和渗碳层与涂层界面之间的结合力影响。此外,表层组织硬度呈现明显的梯度结构,外表层TiN涂层硬度最高可达2 200 HV0.1以上,此层深度在1～3μm,而中间渗氮层硬度达756.1HV0.1,深度在10 mm左右。     

Q235钢双辉镍铬共渗层的组织结构和耐蚀性能

本文采用双层辉光等离子表面冶金技术在Q235钢表面制备Ni-Cr合金层,通过扫描电子显微镜及能谱仪附件、X射线衍射仪、动态显微硬度系统等测试方法表征了合金层的组织形貌、化学成分、相组成、动态显微硬度和弹性模量,并采用CHI750电化学工作站,以304L不锈钢为对比试样,通过三电极体系以0.001V/S的扫描速度研究了两者在3.5%的NaCl和0.5%H2SO4两种介质中的电化学腐蚀行为.结果表明：等离子共渗后,Q235钢表面形成了厚度约12μm的镍铬合金层,渗层均匀致密,无孔洞裂纹等缺陷,其表面晶粒结聚成团,呈颗粒状.镍、铬合金元素由表及里呈梯度分布,并在次表层达到浓度高峰,其原因在于在此工艺下沉积的表层区域原子发生逆溅射和逆扩散.合金层主要由FeCr0.29Ni0.16C0.06、Cr23C6和γ相组成,与基体呈冶金结合,表面动态显微硬度达9.72GPa.电化学腐蚀试验表明合金层在NaCl溶液中的自腐蚀电位相对于不锈钢正移25mV,并且具有比不锈钢更小的腐蚀电流密度,而在H2SO4溶液中合金层的腐蚀电位虽负移9mV,但其腐蚀电流密度依然远小于不锈钢,计算得出其腐蚀速度相对于不锈钢分别降低了2.35倍和1.30倍,因此双层辉光等离子镍铬共渗可显著提高Q235的耐腐蚀性能.     

40Cr钢表面纳米化的研究

采用超音速微粒轰击技术（SFPB）对40Cr调质钢进行表面纳米晶结构制备,并利用TEM、XRD、GX-71型金相显微镜和TuKON2100显缈维氏硬度计等对表面纳米层的组织结构和显微硬度进行了分析研究。结果表明,经过SFPB表面处理后,在40Cr调质钢表面晶粒细化,形成了随机取向的铁素体和渗碳体纳米晶粒,晶粒尺寸达到10nm,纳米层厚度为40μm;纳米晶粒尺寸随着距表面距离增加而增大,纳米化主要是位错运动的结果;经SFPB处理后表层的显微硬度提高到526HV,且随着深度的增加硬度迅速降低。     

Super304H奥氏体不锈钢的抗高温氧化性能

采用称重法测得了Super304H和Super304HS两种奥氏体耐热不锈钢在不同温度下的高温氧化动力学曲线,研究发现:两种不锈钢的氧化动力学曲线遵循抛物线规律,Super304HS的抗氧化性能明显优于Super304H,而且Super304H在900℃时氧化100 h后,氧化膜明显脱落.利用扫描电镜、X射线衍射的方法对Super304H不锈钢氧化膜表面的形貌及结构进行了研究,结果表明:在700℃和800℃时,两种材料氧化膜组成相似,都是Cr2O3和少量尖晶石结构的FeCr2O4,Su-per304H钢在900℃时的氧化产物主要由Cr2O3,Fe2O3和尖晶石FeCr2O4组成,Super304HS在900℃时的氧化膜主要由Cr2O3和尖晶石FeCr2O4组成.