文摘辑要

正纯钛空化水喷丸表面强化及空蚀损伤采用空化水喷丸技术对工业纯钛表面进行强化处理,研究表面强化机理及空蚀过程。通过显微硬度仪、光学显微镜对空化水喷丸后试样的表面硬度、显微组织、表面形貌和面粗糙度进行分析。结果表明:具有密排六方结构的纯钛经过水喷丸处理后,试样表面强化层有大量的变形孪晶和次生孪晶。试样表面硬度最大可提高118 HV,而表面粗糙度Ra仅为2.1μm,这说明空化水喷丸对纯钛表面的强化效果显著,而且表面损伤较小。在30 MPa水喷丸压力下,纯钛水喷丸最佳时间为80 min,强化效果最好。水喷丸后试样的强化表面可分为A、B、C 3个区域。A区表面空蚀最严重,空蚀坑小而密集,     

喷丸处理实现纯钛表面纳米化的研究

利用喷丸处理技术实现了工业纯钛的表面纳米化,利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对表层组织演变过程和表层晶粒纳米化的细化机理进行了研究,并用显微硬度计对表层硬度进行了测试。研究结果表明,传统表面喷丸处理后可在工业纯钛表面得到一定厚度的纳米层和剧烈塑性变形层。喷丸处理后,工业纯钛表面硬度显著提高。     

高能喷丸表面纳米化对工业纯钦组织性能的影响

用高能振动喷丸法对工业纯钛进行了表面纳米化的研究。用X—射线衍射、光镜和透射电镜对表层变形层金相组织、晶粒尺寸、显微硬度进行分析。结果表明，具有密排六方晶体结构的工业纯钛经高能喷丸处理后，在表面可以形成具有一定厚度的纳米晶粒组织；随着高能喷丸时间的增加，表面层的晶粒尺寸变小，而表面硬度提高。     

纯钛空化水喷丸表面强化及空蚀损伤

采用空化水喷丸技术对工业纯钛表面进行强化处理,研究表面强化机理及空蚀过程。通过显微硬度仪、光学显微镜对空化水喷丸后试样的表面硬度、显微组织、表面形貌和表面粗糙度进行分析。结果表明:具有密排六方结构的纯钛经过水喷丸处理后,试样表面强化层有大量的变形孪晶和次生孪晶。试样表面硬度最大可提高118HV0.2,而表面粗糙度Ra仅为2.1μm,这说明空化水喷丸对纯钛表面的强化效果显著,而且表面损伤较小。在30MPa水喷丸压力下,纯钛水喷丸最佳时间为80min,强化效果最好。水喷丸后试样的强化表面可分为A、B和C 3个区域。A区表面空蚀最严重,空蚀坑小而密集,B区和C区因受到二次射流的作用,空蚀坑具有明显的方向性。     

超声波冲击对纯钛单轴拉伸性能的影响

喷丸、喷砂、机械研磨、超声纳米表面改性、旋转超声喷丸及其他表面纳米化处理技术是近年来研究的热点。M．Wen等研究了利用机械研磨技术获得纯钛细晶的方法，S．Dai等通过高能喷丸将纯钛的屈服强度提高了150MPa。     

高能喷丸表面纳米化对工业纯钛组织性能的影响

用高能振动喷丸法对工业纯钛进行了表面纳米化的研究。用X 射线衍射、光镜和透射电镜对表层变形层金相组织、晶粒尺寸、显微硬度进行分析。结果表明 ,具有密排六方晶体结构的工业纯钛经高能喷丸处理后 ,在表面可以形成具有一定厚度的纳米晶粒组织 ;随着高能喷丸时间的增加 ,表面层的晶粒尺寸变小 ,而表面硬度提高。     

高能喷丸表面纳米化对工业纯钛疲劳性能的影响

用高能喷丸技术对工业纯钛进行了表面纳米化处理,分析了表层组织和表层硬度,并通过与普通喷丸的对比实验,研究了两种喷丸方法对工业纯钛疲劳性能的影响.结果得出,高能喷丸使表层组织明显细化,得到了无明显特征的强烈塑性变形组织,表层硬度明显提高.但高能喷丸并没有使疲劳强度大幅度提高,甚至低于传统喷丸.断口分析中发现,在高能喷丸疲劳断口裂纹源处,能看到由于喷丸不当造成的表面深坑和微裂纹等表面机械损伤,这可能是高能喷丸表面纳米化比传统喷丸没有表现出更高疲劳强度的原因.     

表面纳米化对316L不锈钢干摩擦性能的影响

目的研究表面纳米化316L不锈钢干摩擦磨损性能,以获得合理的喷丸时间,提高316L不锈钢的使用寿命。方法采用普通喷丸强化方法对316L不锈钢进行表面纳米化处理,利用洛氏硬度计测量了纳米化前后材料表面洛氏硬度;利用激光共聚焦显微镜观察了纳米化前后材料表面三维形貌,测量了材料表面的粗糙度;利用扫描电子显微镜观察了表面纳米化处理后横截面的金相组织;利用材料表面性能综合测试仪在干摩擦条件下进行了摩擦磨损实验,测量了材料的摩擦系数;利用扫描电子显微镜观察了磨痕表面形貌,分析了材料的磨损机理。结果与未纳米化试样相比,喷丸时间为15 min时,表面硬度提高9.7%,而表面粗糙度降低17.6%,干摩擦系数降低17.3%;喷丸时间为30 min时,表面硬度提高34.1%,粗糙度降低35.1%,干摩擦系数降低28.8%。未纳米化试样呈现典型的粘着磨损和磨粒磨损机制,而纳米化处理后试样则主要呈现疲劳磨损和磨粒磨损机制。结论表面纳米化处理后试样表面硬度随处理时间的增加而增加,粗糙度随处理时间的增加而降低,干摩擦系数随处理时间的增加而减小。喷丸处理时间较短时以疲劳磨损为主,处理时间较长时以磨粒磨损为主。     

表面完整性对马氏体不锈钢疲劳性能的影响

研究了马氏体不锈钢表面喷丸强化后表面粗糙度，表面形貌，表面残余应力和表面层残余压应力场等表面完整性的变化及其对疲劳性能的影响，结果表明：马氏体不锈钢对表面粗糙度比较敏感，经喷丸强化后产生的残余压应力有利于提高疲劳寿命，且采用低喷丸强度时对疲劳性能更加有利。     

喷丸对X70管线钢焊接接头组织与性能的影响

对X70管线钢焊接接头分别进行了15、30和60 min的喷丸处理,利用光学显微镜、X射线衍射仪、粗糙度仪等测试仪器分别对其横截面的光学显微组织,表面残余应力以及表面粗糙度进行了观察及测试,并研究了上述因素对其耐电化学腐蚀性能的影响。结果表明,喷丸后管线钢表面粗糙度随喷丸时间延长先增大后降低,可在表层形成50μm左右的形变层,并能将焊接残余拉应力转变为压应力,管线钢焊接接头的耐腐蚀性能在喷丸15 min时最差,喷丸60 min时最优。     

表面纳米化对渗锌过程的影响

热扩散渗锌过程是一种固态扩散反应,反应时间长、速度慢。表面纳米化技术作为一项新的表面处理技术应用于热扩散渗锌,可以降低渗锌温度和缩短渗锌周期。对表面纳米化处理以及添加剂对渗层厚度、保温时间、保温温度的影响进行了探索性试验。试验表明纳米化层对于扩散更加敏感,时间的影响对于纳米化层并不显著。同时结合其它渗剂的使用,表面纳米层对渗层的改善作用又有所提高,温度越高,渗层厚度增加越明显。     

不同含碳量Fe-C合金表面纳米化行为的分析

采用超音速微粒工艺对不同含碳量的Fe-C合金进行表面纳米化处理。试验结果表明：纯铁和碳钢均可以实现表面纳米化，而灰口铸铁却得不到纳米化的表层结构，原因是其组织结构和塑变能力不同；超音速微粒轰击工艺获得的变形层厚度与含碳量相关，大致与合金屈服强度的1／2次方成反比；纯铁和低碳钢经过超音速微粒轰击可以获得最佳的表面纳米化效果。     

表面粗糙度对硅橡胶材料表面超疏水性的影响

采用一种简单的方法制备出了硅橡胶超疏水性表面;将模具内表面做成一定的粗糙度;按照常规成型工艺,将液体硅橡胶浇注在模具内使其固化,待固化完毕后脱去模具,得到不同粗糙度的表面.经过接触角测量仪测定和扫描电子显微镜分析,结果表明:当硅橡胶表面粗糙度Ra=6.63 μm时,在其表面形成了类似于荷叶的乳突结构;在乳突表面还有亚微米级的小颗粒存在,形成了微米亚微米两级的粗糙结构,材料表面与水的静态接触角为153.5°,滚动角为8°,材料具有超疏水性;当硅橡胶表面粗糙度 Ra<6.63 μm时,材料表面的静态接触角随着表面粗糙度的增加而增加,当Ra=6.63 μm,静态接触角出现最大值153.5°.当表面粗糙度Ra>6.63 μm,材料表面的静态接触角随着表面粗糙度的增加而减小.     

表面纳米化技术制备梯度纳米结构金属材料的研究进展

多数工程结构材料的失效都是从表面的薄弱环节开始发生或者传导,从而引起材料的性能下降,使用寿命缩短.受生物材料的梯度结构启发,近年来开发了多种表面纳米化技术,成功在工程材料表面制备了晶粒尺寸从表层纳米尺度连续变化到内部宏观尺度的梯度纳米结构,强化和保护了材料表面,有效地解决了上述问题.结合国内外表面纳米化的研究结果,综述了金属材料梯度纳米材料的研究进展.首先,介绍了梯度塑性变形、物理化学沉积等表面纳米化加工技术的最新进展.其次,对梯度等轴纳米晶、梯度纳米层片和梯度纳米孪晶等多种表面纳米化材料的微观结构进行了归纳,并对最新发展的梯度纳米结构材料表层晶粒的晶体学取向等微观信息表征方法进行了系统地阐述.随后,总结了梯度纳米结构对工程材料的表面强度、塑性、强-塑匹配、加工硬化、疲劳、耐磨、腐蚀和热稳定性等性能的影响.最后展望了表面纳米化技术制备梯度纳米结构金属材料的发展趋势及工程应用所面临的挑战.     

超音速微粒轰击表面纳米化及其对耐磨性的影响

采用超音速微粒轰击技术对20钢进行表面纳米化处理。研究了表面纳米化工艺对材料流失与形貌变化的影响，并采用往复磨损试验机研究了纳米化表面的磨损性能。结果表明：超音速微粒轰击在表面形成纳米层过程中使材料发生流失和表面粗糙度增大。在干摩擦和油润滑条件下，微粒轰击样品的磨损率分别是未轰击样品的2．77和1．83倍，轰击抛光样品的磨损率则比未轰击样品分别降低了26％和42％。对其影响耐磨性的原因作了初步讨论。     

Zr-4合金表面变形纳米结构TEM研究

利用透射电镜对Zr-4合金表面进行高能喷丸处理所致纳米结构的微观组织演变特征进行了研究.结果表明,经过喷丸处理变形后,Zr-4合金表面形成一层平均晶粒尺寸为几纳米至十几纳米的致密纳米层,随着离表面距离的增加,晶粒尺寸也不断增加.通过对Zr-4合金的变形行为以及微观结构组织演变的观察和分析,探讨了纳米晶的形成机制.     

表面粗糙度对动车组车轮钢弯曲疲劳性能的影响

目的分析不同程度的表面损伤对车轮钢疲劳性能的影响程度,为车轮疲劳的预测提供有效指导。方法采用X射线衍射仪测量不同程度表面损伤试样的表面残余应力分布,通过弯曲疲劳试验机对不同表面损伤的试样进行疲劳测试,并采用扫描电镜对断口形貌进行分析。结果 Ra4.1试样表面残余压应力大约为Ra0.7试样的2~3倍。Ra0.7试样疲劳极限为287.5 MPa,Ra4.1试样疲劳极限为280 MPa,前者比后者提高了2.6%。在相同应力下,Ra0.7试样的疲劳寿命至少高出Ra4.1试样一个数量级。Ra0.7试样的疲劳裂纹起裂于表面机加工刀痕,深度约为20?m;Ra4.1试样的疲劳裂纹起裂于表面凹坑,深度约为40?m,直径约为100?m。结论试样表面粗糙度越大,表面损伤越严重,表面残余压应力越大。表面粗糙度等级提高,表面应力集中严重,材料的疲劳性能下降。所有试样均起裂于表面损伤宏观缺陷处,裂纹易于在表面粗糙度大的试样表面形成,向内部扩展速度更快。     

Cu-30Ni合金机械冲击表面纳米化组织和性能(英文)

采用大应力塑性变形(机械冲击)技术对Cu-30Ni合金表面进行纳米化处理。利用原子力显微镜技术、纳米压痕试样、显微硬度测量、电化学分析和电子功函数等手段分别测试原始样品、大应力塑性变形纳米化处理样品的晶粒尺寸、力学性能、腐蚀性能。结果表明,与原始样品相比,大应力塑性变形纳米化处理样品的表面晶粒尺寸达到40nm;力学性能显著改善。电化学测试表明,表面纳米化提高了合金的耐腐蚀性能,耐腐蚀性能变化与电子功函数变化一致。机械冲击工艺技术能够使Cu-30Ni合金表面纳米化,从而提高了表面力学性能和耐腐蚀性能。