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。     

超疏水钢表面的制备及其抗结霜性能

为了改善传统钢铁表面较差的抗结霜性能,对钢片表面先后进行高能微米喷丸处理和氟化处理,采用扫描电子显微镜、接触角测量仪和抗结霜试验设备研究了钢片表面形貌、浸润性和抗结霜性能的变化.结果表明,高能微米喷丸处理在钢片表面成功构建了微米一纳米复合结构,且喷丸尺寸越细小,得到的微观结构越细小均匀.喷丸一氟化复合处理后,钢片表面与水滴接触角可高达160.,滚动角小于2.,显示出超疏水性和低黏附性.低温结霜试验表明,制备的超疏水钢片在试验过程中只有少量的霜晶出现,而未经处理的钢片已形成霜层.分析认为超疏水钢表面与水滴间的热量交换较小,水滴不易凝结,从而有效地提高了抗结霜性.抗结霜性良好的超疏水钢有望在热交换器或低温运行设备等领域获得应用.     

M50NiL钢磨削表面完整性特征及变质层厚度表征方法

通过透射电子显微镜确定了M50NiL钢渗碳后磨削表面变质层厚度,同时利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、显微维氏硬度计、X射线残余应力测定仪等设备表征了M50NiL钢磨削表面完整性特征.结果表明:磨削在渗碳硬化层表面构建了一个表面变质层,该变质层组织的基本特征是晶粒细化和变形,在选区电子衍射图上显示为拉长模糊的多晶环;变质层厚度约0.5μm,残余压应力和硬度略有升高,表面应力集中系数较低.     

4Cr5MoV1Si钢的热疲劳性能研究

本文研究了热处理工艺，各种表面处理，深冷处理及喷丸等工艺对４Ｃｒ５ＭｏＶ１Ｓｉ钢热疲劳性能的影响，研究结果表明，提高淬火加热温度，细化处理，双重处理，深冷处理，喷丸等都可提高其热疲劳抗力，低氮势等离子氮化，蒸汽处理，电火花表面强化等也对热疲劳抗力有明显改善，本文对热疲劳抗力提高的原因进行了分析。     

M50NiL钢磨削表面完整性特征及变质层厚度表征方法

通过透射电子显微镜确定了M50NiL钢渗碳后磨削表面变质层厚度,同时利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、显微维氏硬度计、X射线残余应力测定仪等设备表征了M50NiL钢磨削表面完整性特征.结果表明:磨削在渗碳硬化层表面构建了一个表面变质层,该变质层组织的基本特征是晶粒细化和变形,在选区电子衍射图上显示为拉长模糊的多晶环;变质层厚度约0.5 μm,残余压应力和硬度略有升高,表面应力集中系数较低.     

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。     

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．     

后混合磨料水射流切割石材的特性

对后混合磨料水射流切割石材特性进行了理论和实验分析,并探讨了磨料水射流切割石材的切割机理,分析了改变切割工艺参数对切割深度的影响特性,最后对石材切割的表面形貌进行了论述和分析.     

提高汽轮机叶片材料2Cr13疲劳强度的试验研究

本文研究了叶片用钢2Cr13在各种处理状态下的疲劳性能。试验结果表明:经喷丸,滚压、氮化以及氮化加滚压等表面强化处理或适当降低回火温度,疲劳强度都有较显著的提高。这为叶片材料提高疲劳寿命提供了一些有效途径。     

残余应力对表面纳米化316L不锈钢疲劳性能影响

超声喷丸处理工艺在316L不锈钢表面制备出了纳米表面晶层,对表面纳米化后和未表面纳米化的316L不锈钢试样进行拉拉低周疲劳试验,然后对试件进行表面残余应力进行测试,并对表面纳米化后材料疲劳性能的影响机理进行了初步分析探讨.研究结果表明,超声喷丸表面纳米化处理可以有效使材料在表面产生残余压应力,并使得表面晶粒细化,从而有效抑制疲劳裂缝萌生,提高材料疲劳寿命.     

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.     

后混合磨料水射流切割石材的特性

对后混合磨料水射流切割石材特性进行了理论和实验分析，并探讨了磨料水射流切割石材的切割机理，分析了改变切割工艺参数对切割深度的影响特性，最后对石材切割的表面形貌进行了论述和分析。     

激光硬化与渗氮复合处理H13钢组织与性能

通过激光淬火/离子渗氮复合方法对H13钢进行表面改性处理,从而提高其表面的性能.利用X射线衍射技术、光学显微观察、扫描电子显微观察、能谱分析技术、显微硬度和纳米测试系统以及高频往复磨损试验,分别研究了离子渗氮、激光淬火、以及激光淬火与离子渗氮复合处理对H13钢改性层组织结构、力学性能、摩擦磨损性能的影响过程和影响机理.结果表明：复合处理工艺可以显著改善改性层的综合性能.和单一渗氮处理相比,复合处理改性层硬度和有效硬化层深度分别从1 180 HV和80μm提高至1 360 HV和550μm,摩擦系数和磨损率分别从0.68和5.78×10^-8 mm³·N^-1·m^-1降低至0.59和1.35×10^-8 mm³·N^-1·m^-1.试样的硬度和耐磨性显著增加,平均摩擦系数明显降低.     

超声表面冲击及喷丸强化后TC4钛合金的生物相容性

分别在静荷载25 N、振幅30μm、冲击数36 000次/mm2的条件下对TC4钛合金进行超声表面冲击强化(UNSM)处理、采用传统喷丸技术(硬度45~50 HRC且直径1 mm的钢丸,阿尔门强度0.10~0.15 mm A,覆盖率100%)对TC4进行喷丸处理,然后对比研究两种工艺对TC4生物相容性的影响,包括体液腐蚀行为、表面钙磷的矿化沉积及纤维软骨细胞早期黏附行为,并对处理后TC4钛合金的表面形貌、极化曲线、腐蚀形貌、细胞黏附等进行分析.结果表明:超声冲击可让TC4维持较好的平整度,而喷丸使材料表面粗糙度明显增加;UNSM处理和喷丸处理均在TC4表面产生点腐蚀坑,UNSM处理后的表面点腐蚀坑最多,而喷丸处理后TC4的耐体液腐蚀性能最差;两种表面处理均可增强TC4表面钙磷元素的沉积,且两种表面处理均可增进纤维软骨细胞的早期黏附,UNSM作用更佳.     

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。     

喷丸强化对不同组织状态下60Si2Mn钢多冲疲劳寿命的影响

研究了喷丸强化对不同微观组织状态下的60Si2Mn钢多种疲劳寿命的影响，结果表明喷丸可大大提高钢的强度，而且喷丸强化效果与组织状态密切相关，随着马氏体（M）由针状向板条状转化，喷丸强化效果增加。     

前混合磨料水射流磨料颗粒加速机理分析

为了提高前混合磨料水射流的切割效果,以固液两相流理论为基础,建立了磨料颗粒在前混合磨料水射流中不同阶段的运动受力模型,分析和研究了磨料颗粒的加速机理和运动规律.理论研究表明,磨料颗粒在高压管路中加速不明显,主要加速过程是喷嘴收敛段、圆柱段和射流在大气中的核心段.数值计算结果证实了前混合磨料水射流切割同样的材料所需压力仅为后混合磨料水射流的1/10左右.     

压裂泵阀箱钢43CrNi2MoV疲劳断裂的试验研究

本文介绍了1050型压裂泵阀箱钢—43CrNi2MoV的疲劳断裂试验研究。一系列的实验表明,回火温度影响着钢的疲劳断裂强度,在约620℃回火时,可以获得高的疲劳断裂抗力;表面淬火后再喷丸硬化和表面爆炸强化可以明显提高钢的疲劳寿命;25%的盐酸溶液使钢的裂纹形成和扩展加快。     

可降解软磨料对再制造水射流清洗性能影响因素研究

\提出一种新型可降解软磨料用于磨料水射流清洗技术,分析对比不同硬度磨料水射流清洗再制造零部件的清洗性能和表面损伤规律. 采用石榴石硬磨料水射流、核桃壳软磨料水射流和纯水射流3种射流方式,开展清洗零部件污垢的对比试验;在不同清洗方式下,分析清洗速率、比能耗、清洗后表面粗糙度、最大坑深等4个方面的差异,并从宏观和微观层面分析不同清洗模式下基体损伤情况. 结果表明,核桃壳软磨料能够有效去除表面污垢和杂质,降低比能耗,提高清洗速率,同时又不会对基体表面产生较大的损伤,在再制造业清洗或对表面粗糙度要求高的场合下,是一种较为理想的选择.     

齿轮喷丸残余应力与疲劳寿命

金属零件表面经喷丸处理,可以显著延长零件的疲劳寿命。这一工艺近年来已在国内外得到普遍认可并迅速发展。例如对汽车钢板弹簧进行喷丸,可延长疲劳寿命10倍;如果在100公斤力/毫米~2的预应力条件下喷丸,则疲劳寿命可延长28.7倍。本文介绍喷丸延长疲劳寿命的原因、喷丸工艺参数对残余应力的影响以及喷丸对齿轮轮齿寿命的影响。