退火温度对SMAT处理Zr-4合金组织和性能的影响

利用XRD、OM、TEM及显微硬度测试等方法,研究了经表面机械研磨处理(SMAT)Zr-4合金在不同温度退火后组织和性能的变化。结果表明:当退火温度低于350℃时,梯度结构的变形组织与表层晶粒尺寸均未发生明显的变化,最表层显微硬度未变且沿层深方向的硬度分布与SMAT态一致;而当退火温度高于350℃时,随着温度的升高,表层组织发生了再结晶,晶粒尺寸增至3μm,晶粒长大及微观应力的释放使试样表层硬度明显下降。     

退火对表面机械研磨处理纳米化工业纯钛性能的影响

通过表面机械研磨处理(SMAT)在工业纯钛表面制备出具有纳米晶体特征的表面层,并对其进行不同温度的退火,利用光镜、分层显微硬度测试和极化曲线测量等手段,分别研究了机械研磨处理对工业纯钛和不同退火温度对表面机械研磨处理纳米化工业纯钛性能的影响.结果表明,表面纳米化使工业纯钛在0.5 mol/L H2SO4溶液中的耐腐蚀性变差,而低温退火可改善SMAT处理工业纯钛在0.5mol/L H2SO4溶液中的耐腐蚀性能.工业纯钛经表面纳米化+低温退火处理,可以提高其表面的硬度和耐腐蚀性能.     

表面机械滚压对Zr-4合金组织和力学性能的影响

采用表面机械滚压对退火态Zr-4合金进行表面纳米化处理并对其微观组织和力学性能开展了系统研究。滚压处理在Zr-4合金表面形成纳米/超细晶及变形层的厚度与滚压道次、每道次滚压深度有关;对Zr-4合金优化后的滚压参数为每道次滚压深度40μm、滚压8道次,获得从表面到心部由纳米晶、超细晶、变形组织和心部原始粗晶连续梯度变化的组织形貌,其纳米/超细晶层的厚度约为100μm,变形层的厚度约为300μm。Zr-4合金经滚压处理后,表层显微硬度显著提高;屈服强度和抗拉强度分别为352和600 MPa,各提高了7%和9%,延伸率略有降低。用混合法则计算了Zr-4合金表面滚压处理后的屈服强度,与实验值吻合。     

异步轧制对表面纳米化316L不锈钢组织和性能的影响

采用表面机械研磨处理(SMAT)在316L不锈钢上制备出纳米结构表层,然后在室温对其进行80％形变量的异步轧制(CSR),研究了CSR处理后表层组织和性能的变化．结果表明：经过60min SMAT后,样品表面形成了一定厚度的纳米晶层,晶粒尺寸为10—30nm．对其进行80％形变量的CSR后,表层组织仍为纳米晶组织,但纳米晶尺寸更加均匀、细小(为5—15nm),表面粗糙度显著下降;纳米表层硬度略有提高,但基体硬度显著提高;在0．05mol／L H2SO4 0.25mol／L Na2SO4腐蚀介质中的耐腐蚀性能比SMAT后的样品有明显改善,但均低于原基材．     

退火温度对Zr-4合金板材拉伸性能和硬度的影响

利用高温拉伸实验、显微硬度及金相组织实验,研究了退火温度对Zr-4合金板材硬度和高温拉伸性能的影响。结果表明:随着退火温度的升高,Zr-4合金板材各方向的硬度逐步降低,各方向的维氏硬度存在一定的差异。在(500～540)℃/20 min的退火温度范围内,随温度升高,Zr-4合金板材的屈服强度和抗拉强度基本无变化,而伸长率略有升高。该区间为Zr-4合金板材的消应力区间。在(540～560)℃/20 min的退火温度区间内,Zr-4合金板材的屈服强度和抗拉强度直线下降,而伸长率陡然升高,这个区间为Zr-4板材的敏感区间。在(500～560)℃/20 min的退火温度范围内,Zr-4合金板材的金相形貌为加工态组织。     

退火温度对MAO-TC4钛合金表面组织及腐蚀性能的影响

通过微弧氧化技术(Micro-arc oxidation, MAO)对TC4合金进行表面处理,随后采用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、激光共聚焦显微镜、硬度测试以及电化学腐蚀等方法研究不同退火温度下MAO-TC4合金的表面氧化膜层形貌、厚度、硬度、相结构以及电化学腐蚀行为。结果表明:随着退火温度的升高,MAO-TC4合金表面氧化膜层的显微硬度亦随之增大,当退火温度为850 ℃时,其最高显微硬度为592 HV0.2。450~850 ℃退火温度范围内,随退火温度升高,MAO-TC4合金的膜层耐腐蚀性先增加后降低;当退火温度为650 ℃时,膜层的自腐蚀电流密度为0.125 μA/cm²,耐腐蚀性能最佳。     

机械研磨处理Zr-4合金表面纳米化研究

选用表面机械研磨技术(SMAT)处理密排六方结构Zr-4合金的表面,实现Zr-4表面纳米化,并利用X射线衍射(XRD)对比分析不同时间SMAT处理Zr-4合金表面平均晶粒尺寸。SMAT处理15min时Zr-4合金表面平均晶粒尺寸最小,约为20nm。利用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)对其纳米化表层结构进行表征,并研究了其表面纳米化机制。     

退火对表面机械研磨处理纳米化316L不锈钢性能的影响

通过对未表面纳米化、表面机械研磨处理(SMAT)法表面纳米化和表面纳米化后退火处理的316L不锈钢性能变化的研究,试图获得一种可以提高该材料表面硬度和抗点蚀性能的方法。采用点蚀实验和硬度实验方法,并在3.5%NaCl水溶液中测量了不同样品的极化曲线。结果表明,316L不锈钢表面纳米化后抗点蚀性能下降;表面纳米化后经退火处理的316L不锈钢随退火温度升高和退火时间延长抗点蚀性能会重新恢复。316L不锈钢经SMAT法表面纳米化加适当退火,可以获得较高硬度和较高抗点蚀性能的表面层。     

热处理对Zr-4合金在360℃ LiOH水溶液中腐蚀行为的影响

研究了热处理对Zr-4样品在360℃／18．6MPa／0．0lmol／L LiOH水溶液中耐腐蚀性能的影响。结果表明：经过β水淬处理的样品耐腐蚀性能最好，腐蚀210d后的增重与ZIRLO和N18合金的相当，氧化膜表面黑色光亮；β水淬后经冷轧再加热到580-750℃退火处理的样品，它们的耐腐蚀性能都不如脉淬处理的样品，但是在退火的温度范围内，样品的耐腐蚀性能随处理温度的升高而提高。讨论了热处理对Zr-4合金耐腐蚀性能影响的机理，认为不同热处理改变了Fe＋Cr在α-Zr中的过饱和固溶含量是引起耐腐蚀性能差别的主要原因。     

退火对表面机械研磨处理工业纯锆显微组织和残余应力的影响

对经表面机械研磨处理(SMAT)的工业纯锆进行不同温度的退火处理,采用偏光光学显微镜(PM)和透射电镜(TEM)对其表层显微组织进行表征,利用X射线应力仪、显微硬度计分别测试距试样表面不同深度的宏观残余应力场及硬度。利用Voigt函数拟合X射线衍射峰,分析不同退火温度下微观应变和位错密度的变化规律。结果表明：对于经退火的SMAT试样,随着退火温度的增加,试样表面残余压应力逐渐减小,且残余应力场深度、最大残余应力及其对应的深度均大幅度降低;不同退火温度下,微观应变及位错密度均随距表层深度的增加逐渐减小。     

Thermal Stability of Nanocrystalline AZ31 Magnesium Alloy Fabricated by Surface Mechanical Attrition Treatment

A nanocrystalline layer(NL) was fabricated on the surface of AZ31 magnesium(Mg) alloy sheet by surface mechanical attrition treatment(SMAT). The microstructure of the Mg alloy was characterized by optical microscopy,X-ray diffraction and microhardness test. The results showed that both the microstructure and microhardness of AZ31 Mg alloy sheet after SMAT revealed a gradient distribution along depth from surface to center. The thermal stability of the NL was investigated through characterizing the microstructure evolution during the post-isothermal annealing treatment within the temperature range from 150 to 250 ℃. The NL exhibits a certain degree of thermal stability below 150 ℃, while it disappears quickly when annealing at the temperature range of 200–250 ℃. The grain growth kinetics of the nanocrystalline of AZ31 Mg alloy induced by SMAT was investigated. The activation energy of nanocrystalline AZ31 Mg alloy was obtained with a value of 92.8 k J/mol.     

焊接及随后热处理对Zr-1Nb合金腐蚀抗力的影响

为了推进从俄罗斯引进的田湾VVER-1000型核电站用Zr-1Nb合金燃料包壳和端塞棒材的国产化进程，研究了焊接及随后的真空热处理对Z4-1Nb合金抗360℃，18．6MPa水和500℃，10.3MPa蒸汽腐蚀性能的影响。实验结果表明焊接严重恶化Zr-1Nb合金在2种介质中的腐蚀抗力，主要是因为焊区中出现了粗大的马氏体组织；随后的真空退火对腐蚀抗力的影响取决于退火温度和腐蚀实验温度。但即使在最佳温度退火也不能使焊接态的腐蚀抗力恢复到非焊接态的水平。     

ZrO2 加入量对Zr-8Al合金化学复合镀性能的影响

对Zr-8Al合金进行了化学复合镀Ni-P-ZrO_2处理,并研究了不同ZrO_2粒子加入量制备的复合镀层的显微结构、显微硬度、耐磨性和抗蚀性。结果表明,与单纯化学镀Ni-P镀层相比,Ni-P-ZrO_2复合镀层的显微硬度值显著提高,ZrO_2的添加量为4 g/L获得复合镀层显微硬度最高,耐磨性好;在3.5%(质量分数)NaCl溶液中耐蚀性虽有所下降,但腐蚀后镀层完整,仍具有较好的抗蚀性。Zr-8Al合金表面采用4 g/L ZrO_2粒子制备的Ni-P-ZrO_2复合镀层兼具很好的耐磨性和较好的耐蚀性,适用于既要耐磨又要抗蚀的空间活动构件。     

Effect of Plasma Spraying Process on Microstructure and Microhardness of Titanium Alloy Substrate

High-temperature titanium alloys are considered as good candidate materials for many aerospace applications. In order to increase the usable temperatures and oxidation resistance of titanium alloys, plasma spraying thermal barrier coatings (TBCs) on the titanium alloys is considered as an effective method. The effect of plasma spraying process on microstructure and microhardness of the titanium alloy (Ti-6.6Al-3.61Mo-1.69Zr-0.28Si in wt.%) was investigated by scanning electron microscope, energy dispersion analytical X-ray spectroscopy (EDAX) and microhardness test. The results show that the microstructure of the titanium alloy inside the substrate keeps unchanged after plasma spraying, and no interaction and atomic diffusion happen evidently at the bond coat/substrate interface. However there exists a thin layer of plastic deformation zone in the substrate beneath the bond coat/substrate interface after plasma spraying. The residual stresses are induced inside the titanium alloy due to the thermal expansion mismatch and the temperature gradient inside the substrate during plasma spraying, and lead to generating microcracks in the surface beneath the bond coat/substrate interface and the increase of microhardness in the substrate.     

纯钛(TA2)表面纳米化及其热稳定性研究

利用超音速微粒轰击(SFPB)技术对纯钛(TA2)试样进行了表面纳米化处理,并对SFPB处理后的试样进行不同温度的热处理。通过X射线衍射(XRD)、金相显微镜(OM)、显微硬度计和透射电子显微镜(TEM)分析测试,研究纯钛表面SFPB处理后的纳米化机理及其热稳定性。结果表明:经SFPB处理后试样表层形成了尺寸约为20nm随机取向的等轴晶粒,变形机制以孪生为主,且随层深增加,形变孪晶逐渐由多系转变为单系。纳米化后在450℃热处理时,纳米晶未发生明显粗化,因而具有良好的热稳定性。     

Zr-1Nb-XBi合金在400℃过热蒸汽中的耐腐蚀性能

用静态高压釜腐蚀实验研究了添加0.05%~0.3%(质量分数)Bi对Zr-1Nb合金在400℃/10.3 MPa过热蒸汽中耐腐蚀性能的影响;用SEM观察了腐蚀140 d的氧化膜显微组织。结果表明:随着Bi含量的增加,Zr-1Nb-XBi合金的耐腐蚀性能逐渐提高。说明添加Bi可以改善Zr-1Nb合金的耐腐蚀性能。氧化膜显微组织观察表明,Bi的添加使氧化膜内表面起伏程度变小,断口上等轴晶与柱状晶的界面附近孔隙和微裂纹减少。这说明Bi的添加可以有效延缓氧化膜的显微组织演化过程,从而提高了合金的耐腐蚀性能。     

退火工艺对Ti-4Al-2V合金组织及耐蚀性能的影响

对挤压成形Ti-4Al-2V合金棒材进行普通退火、再结晶退火、双重退火处理,并通过X射线衍射仪、扫描电镜对退火前后的组织结构进行表征。同时,通过电化学工作站测试钛合金在3.5％NaCl溶液中的耐腐蚀性能,分析热处理工艺与合金腐蚀倾向间的相关性。结果表明,未处理合金棒材表面无明显宏微观缺陷,不同温度退火后钛合金主要组织为α相,960 ℃+570 ℃双重退火后,合金组织由粗晶粒状的α相和细针状的α相组成。未处理合金伴有网篮组织,经不同温度退火后获得少量魏氏组织和双态组织。通过分析不同温度退火后钛合金的极化曲线与交流阻抗谱可知,相比未处理合金,760 ℃退火后合金的自腐蚀电流密度较小,对应的极化电阻较大,腐蚀倾向较小,960 ℃+570 ℃双重退火后合金的Nyquist图显示最大的容抗弧,表明其耐蚀性能较好。     

大气下纯镁表面扩散锌钇渗层组织和性能

大气下采用固态扩散锌钇共渗的方法,在390℃对纯镁进行表面合金化改性处理。采用OM、SEM、EDS、XRD和显微硬度、电化学腐蚀极化曲线测试等方法分析渗层的组织结构、显微硬度和耐蚀性能。结果表明,经表面合金化处理,在纯镁表面获得了致密的渗层,厚约900μm。渗层由过渡层和合金反应层两部分组成,过渡层是α-Mg固溶体,合金反应层由大量的Mg7Zn3和α-Mg固溶体及α-Mg和MgZn片层状共晶组织组成,材料表层的显微硬度有很大提高,平均硬度约为纯镁的4倍,自腐蚀电位比纯镁正移87mV,自腐蚀电流密度降低了约1个数量级,耐腐蚀性能明显改善。     

表面纳米化对304不锈钢渗碳层组织和性能的影响

利用表面机械研磨(SMAT)对304不锈钢进行表面自纳米化处理,并对其纳米化表面进行渗碳处理。利用光学显微镜、X-射线衍射仪、磨料磨损试验机和显微硬度仪对处理后的不锈钢表面组织和性能进行研究。结果表明:经SMAT处理并渗碳后,渗碳层晶粒细化,组织发生奥氏体向马氏体转变,显著提高了材料的力学性能;表面机械研磨处理后的材料的渗碳层厚度明显高于直接渗碳的粗晶材料的渗碳层厚度,渗碳层组织中主要碳化物为Cr7C3和Cr23C6,显微硬度也有明显提高;经过表面自纳米化和渗碳复合处理,材料的耐磨性得到较大提升。