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。     

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.     

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·     

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．     

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。     

表面喷丸工艺对Super304H奥氏体耐热钢组织与性能的影响

采用表面喷丸处理在Super304H钢表面制备出大塑性变形层,利用扫描电子显微镜(SEM)、金相显微镜、X线衍射仪(XRD)和显微硬度计对喷丸表面及塑性变形层不同深度的组织和硬度进行表征,并对试样在喷丸过程中的组织结构变化进行研究。研究结果表明:Super304H钢经喷丸处理后,表层通过塑性变形产生高密度的位错、层错并细化晶粒,同时获得形变诱发马氏体,从而形成了一定厚度的剧烈塑性变形层。随着喷丸时间增加,晶粒越细小,马氏体相越多;喷丸处理后表层硬度显著提高,是原始试样硬度的2倍以上。     

纯铜表面纳米化的微观结构演化及其力学性能研究

利用表面机械滚压处理（surface mechanical rolling treatment,SMRT）工艺在纯铜表面制备出梯度纳米结构层,获得了最表层为取向随机的纳米晶粒、亚表层的晶粒尺寸在厚度方向上呈梯度分布的结构层。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对微观组织进行表征,研究了晶界、位错、孪晶界等微观结构的演化。通过改变SMART工艺参数,在纯铜表面制备出不同厚度的梯度纳米结构层,对比分析了梯度纳米结构层厚度对纯铜力学性能的影响。结果表明：经SMRT后,试样距表面大约5 μm处的显微硬度高达1.56 GPa,其横截面的硬度随着距表面深度增加呈递减趋势;相比于粗晶铜,SMRT后纯铜的屈服强度提高了2倍多,而塑性损失很少,并且SMRT后纯铜的屈服强度随着梯度纳米结构层厚度的增加而提高。     

滚压诱导超细晶纯铁表层及其耐腐蚀性能

通过一种新型表面自纳米化方法——剧烈塑性滚柱滚压(SPRB),在纯铁表面成功制备出最小晶粒尺寸约300 nm的梯度超细晶结构.利用电化学方法,结合透射电镜、X射线衍射、扫描电镜等对这种材料的表面微观组织结构及腐蚀性能进行研究,结果表明:与粗晶铁相比,超细晶纯铁最表层硬度提高1.6倍以上,表层形成较强面织构,表层微观应变为(0.313±0.017)%;超细晶纯铁在3.5%Na Cl溶液中的自腐蚀电位相对于粗晶铁的正向移动24 m V,腐蚀电流密度从粗晶铁的2.371×10-5A/cm2降低到超细晶的7.547×10-8A/cm2;超细晶纯铁在6%Fe Cl3溶液中的点蚀腐蚀速度约为粗晶铁的一半;超细晶纯铁的耐腐蚀性能与粗晶铁相比有显著的提高,表层晶粒的细化和滚压形成的强织构是超细晶纯铁耐腐蚀性能提高的原因.     

退火对表面纳米化纯钛热稳定性的影响

采用表面机械研磨技术实现纯钛材料表面纳米化,并研究了纳米化处理后的材料表层组织结构,详细分析了样品表层纳米晶组织在不同温度、不同时间退火后的热稳定性.结果表明:纯钛TA2经过表面机械研磨处理后可以在表面形成等轴且取向随机的纳米晶层,晶粒尺寸约为12nm.对表面纳米化样品退火后发现,表层纳米晶组织在773 K以下温度退火后具有良好的热稳定性,晶粒尺寸没有明显增大;在773 K温度退火150min后晶粒尺寸稍有增大,而在773 K温度退火240min后晶粒尺寸明显增大,且横截面显微硬度也比表面纳米化后未退火样品显著下降,良好的热稳定性消失.     

40Cr钢表面纳米层形成机理的研究

通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜分析研究了高能表面处理后40 Cr钢表面纳米层的组织结构，探讨了表面纳米层的形成机理．利用纳米压痕仪测定了表面纳米层的硬度．结果表明，采用高能表面处理技术在40 Cr钢表面制备出平均晶粒尺寸约为11nm的表面纳米层．纳米层的形成过程中，粒状渗碳体易于产生应力集中，在集中应力的作用下通过破裂碎化形成纳米晶；铁素体通过位错产生、缠结等，细化为小尺寸晶粒．表面纳米层的硬度明显提高．     

40Cr钢表面纳米化的研究

采用高能表面处理技术在40Cr钢表面制备出具有纳米晶体结构特征的表面层.利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析研究了表面纳米层的组织结构.结果表明,高能表面处理后40Cr钢表面形成纳米层的过程中,渗碳体先于铁素体纳米化.     

纳米晶铁纤维的制备及其电磁参数的测量

用磁场引导的MOCVD法制备了纳米晶铁纤维,用SEM、XRD表征了纳米晶铁纤维的结构,利用反射—传输法测量了此铁纤维的电磁参数。比较模拟和试验结果发现:应用各向同性材料电磁参数的测量方法,可测量各向异性材料的电磁参数,此参数可用指导雷达波吸收涂层的设计。     

BaFe12O19纳米复合材料微波吸收性能的研究

采用柠檬酸盐法合成BaFe₁₂O₁₉复合氧化 物纳米材料, 用X射线衍射分析、 红外光谱分析等手段对产物进行表征. 将合成材料及传统的微波吸收剂铁粉分别均匀地分散于有机高分子粘合剂中, 涂在铁板上, 制成双层复合的吸波涂层. 测试结果表明, 在涂层仅为1 mm厚的条件下, 取得了良好的吸波效果. 并对纳米复合材料的微波吸收机理进行了探讨.     

表面纳米化0Cr18Ni9Ti/TA17加镍中间层扩散连接

采用高能喷丸(HESP)对TA17钛合金与0Cr18Ni9Ti不锈钢棒材端面表面进行自纳米化(SSNC)处理;采用镍箔作为中间层,在不同温度(800～875℃)下对处理后的钛合金／不锈钢进行脉冲加压扩散连接(PPDB).对接头剖面组织进行金相观察;在拉伸试验机上测试接头拉伸强度,对断面进行SEM,EDS和XRD结构物相分析.研究结果表明:在850℃时接头拉伸强度达到最高,为322.8 MPa;连接后接头界面处纳米晶粒没有完全长大,存在细晶粒区;镍箔有效地阻止了Fe-Ti脆性金属间化合物的形成,在接头处形成β-Ti,(Fe,Ni)固溶体和Ti-Ni金属间化合物(Ti2Ni,TiNi,TiNi3);断裂发生在Ni层与Ti-Ni金属间化合物界面处.     

复合玻璃包裹纳米晶细丝的巨磁阻抗效应

采用磁控溅射法在铁基纳米晶玻璃包裹丝外沉积铜层,研究了细丝在驱动电流流过不同层的巨磁阻抗效应．结果表明,沉积铜层后会使细丝的磁阻抗比最大值向低频段移动,并且发现当电流同时流入铜层和铁磁层时,在1MHz时就有明显的磁阻抗效应．这与导电层和铁磁层之间存在电磁相互作用有关．     

计算机控制的PCVD系统

对ＬＬ－ＰＣＶＤ（真空负载保护等离子体化学气相沉积系统）进行了计算机控制的改进，改进后的设备在沉积过程中各路源气体可进行自动控制。在改进后的设备上采用逐层生长法制备了ｎｃ－Ｓｉ∶Ｈ薄膜。讨论了关键的技术问题     

Formation of nanocrystalline during flash welding of 0Cr16Ni22Mo2Ti steel

A nanocrystalline layer was fabricated in bond area of 0Cr16Ni22Mo2Ti austenite steel using flash welding. The mean grain size near bond line is about 20 nm, and the farther the distance from bond line, the larger the size of the nanocrystalline. The thickness of the nanocrystalline layer is about 50 -m. The formation mechanism of the nanocry- stalline may be that the metal in semisolid state is deformed severely and its solid grains are fragmented.     

沉淀法合成的纳米CeO2前驱体的热分解动力学

以Ce(NO3)3.6H2O为铈源,(NH4)2 CO3.H2O为沉淀剂,加入少量PEG4000作为分散剂,采用化学沉淀法并经水洗、超声波醇洗,70℃干燥后得到CeO2的前驱体Ce2(CO3)3.H2 O。对Ce2(CO3)3.H2 O样品运用差示/热重分析(DSC/TG)和X射线衍射(XRD)方法进行其热分解过程研究,并通过多重速率扫描法记录样品在不同升温速率下的DSC/TG曲线,采用Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法和Coats-Redfern法进一步研究Ce2(CO3)3.H2 O的热分解动力学。研究结果表明:Ce2(CO3)3.H2 O热分解反应过程分2步进行,主要反应阶段的反应动力学参数是:反应活化能为105.51 kJ/mol,反应级数为2,频率因子为3.61;由此推断出可能的Ce2(CO3)3.H2 O热分解机理函数为Anti-Jander方程,受三维扩散机制控制。     

Combustion synthesis of bulk nanocrystalline iron alloys

The controlled synthesis of large-scale nanocrystalline metals and alloys with predefined architecture is in general a big challenge, and making full use of these materials in applications still requires greatly effort. The combustion synthesis technique has been successfully extended to prepare large-scale nanocrystalline metals and alloys, especially iron alloy, such as FeC, FeNi, FeCu, FeSi, FeB, FeAl, FeSiAl, FeSiB, and the microstructure can be designed. In this issue, recent progress on the synthesis of nanocrystalline metals and alloys prepared by combustion synthesis technique are reviewed. Then, the mechanical and tribological properties of these materials with microstructure control are discussed.