激光冲击处理诱导AZ31B镁合金表面纳米化

根据优化的激光工艺参数,利用激光冲击处理技术在AZ31B镁合金上制备出纳米结构表层,采用X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)表征了AZ31B镁合金激光冲击处理后表面纳米层的微观结构,分析了纳米晶粒内微挛晶的成因,探讨了激光冲击处理诱导AZ31B镁合金晶粒细化的机理。晶粒细化机理归纳如下:在原始晶粒内,位错滑移导致位错缠结,应力集中诱发机械孪生;在亚晶粒和已经细化的晶粒内,继续形成位错缠结和位错胞;位错缠结转变成小角度取向差的亚晶界,细分粗大晶粒成亚晶粒;亚晶界演变成大角度晶界,最终形成等轴状、取向随机分布的纳米晶组织。     

铝合金表面纳米晶化技术和机理研究

采用表面机械研磨的方法,在Al-Zn-Mg合金表面获得了厚20μm、晶粒尺寸为20～25 nm的纳米晶化层,使其表层硬度提高了约4倍。经透射电镜(TEM)观察发现,铝合金在表面机械研磨的过程中,原始粗晶粒内部出现位错墙和位错缠绕结构。随着变形量的增大,位错墙和位错缠绕结构逐步演变成小角度取向差的亚晶界,直至变成大角晶界,形成了纳米晶化层。     

高能喷丸铝合金表层晶粒细化机制研究

应用TEM分析技术，详细研究了高能喷丸Al-Zn-Mg合金表层的细微结构。研究认为：Al-Zn-Mg合金表层因喷丸应变量的差别而显示出不同的微观特征。在70μm以上深度范围内，细晶粒、亚晶粒内存在大量位错缠结和位错墙；在40μm至70μm深度范围内，晶内除出现位错墙外，还出现了六角形网络位错而形成更细小的亚晶粒；在40μm至表面层中，出现了由小角度晶界的亚晶转向为大角度晶界的纳米晶。     

原位纳米颗粒增强AA6016基复合材料超声空化强化后微观组织及性能的变化

目的 探索铝基复合材料的新型表面强化方法。方法 采用超声空化的方法对原位纳米颗粒增强AA6016铝基复合材料进行强化,使用电子天平、激光共聚焦显微镜、场发射扫描电子显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪以及透射电镜对材料质量损失、表面形貌、残余应力、显微硬度、微观组织等方面进行系统地分析。结果 试样的质量损失和表面粗糙度随空化时间的延长而增加,在超声空化处理30 s后,试样的表面硬度和残余压应力较原样分别提高了89.8%和57.7%,材料内部发生位错增殖,位错相互缠结,并且晶粒排列的取向差增大;当空化时间达到60 s时,显现的晶界数量增加,在晶界处出现材料剥落现象,残余应力被释放。结论 在一定的时间范围内,超声空化可以较为明显地提高材料的表面性能。在空化泡溃灭产生的多向力作用下,铝基复合材料表面晶粒内会迅速产生大量位错,形成加工硬化层。位错缠结和增强颗粒的钉扎作用,促使晶粒内部亚晶界的形成,最终导致晶粒细化。     

冲刷腐蚀致纯铜表面纳米晶化的研究

利用透射电镜研究冲刷腐蚀纯铜试样的表面组织.结果表明,冲刷腐蚀后纯铜表面存在位错胞及六角形位错网络和纳米晶.纳米晶的形成机制为纯铜遵循六角形位错网络相互作用不断细化晶粒,最终由小角度晶界的亚晶逐步演变成大角度晶界的纳米晶.     

高锰钢加工硬化

利用传统的喷丸技术对高锰钢表面喷丸处理,研究材料表层的组织结构特征.结果表明,纳米晶的演化,通过奥氏体粗晶内部位错增殖、湮灭和重组、位错缠结逐渐向位错胞过渡;应变量和应变速率的增加,诱发机械孪生,单系孪晶逐渐向多系孪晶过渡;同时多系孪晶之间的交割作用使晶粒尺寸不断细化;晶粒在位错运动和机械孪生的重复作用下,最终形成等轴状、取向呈随机分布的纳米晶组织.喷丸处理高锰钢表层明显强化.随层深减小,硬度急剧增加.高锰钢表层的加工硬化主要是由于晶粒细化、位错硬化和孪晶硬化,而与相变硬化无关.     

40Cr钢表面纳米化组织与性能的研究

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层的制备,利用TEM、XRD、GX-71型金相显微镜和TUKON2100显微/维氏硬度计等对表面纳米层的组织结构、硬度以及耐磨性进行了分析研究.结果表明:经过SFPB表面处理后,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构成,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的增加而增大,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,表面的耐磨性也明显提高.     

低温HVOF微粒撞击稀土镁合金表面纳米化的组织特征

材料失效多发生于表面,采用超音速火焰喷涂设备获得了低温HVOF微粒,对稀土镁合金表面进行纳米化处理,并利用金相显微镜和透射电镜对处理后的试样进行微观组织表征分析,沿试样厚度方向进行显微硬度测试。结果表明：镁合金表层晶粒细化明显,形成了晶粒尺寸小于20 nm的随机取向的纳米晶,纳米晶层深约80 μm,随着深度的增加晶粒尺寸增加。表面纳米化是通过位错和孪晶的协调变形,导致大晶粒被分割细化而成。表层硬度显著提高,是基体硬度的2倍。     

铝合金表面纳米化处理及显微结构特征

采用高能喷丸技术在1420铝合金上制备出纳米晶结构表层,利用X射线衍射仪、透射电子显微镜及高分辨电子显微镜研究由表层沿厚度方向的结构变化特征,并对硬度沿厚度方向的变化进行分析.结果表明:经过表面高能喷丸处理,样品表面形成了厚度约为20μm的纳米晶层,平均晶粒尺寸由约20 nm逐渐增加到约100nm;距表层约20～50 μm为亚微细晶层;表面纳米化的程度与塑性变形量有关;表面纳米化是通过位错滑移的塑性变形方式实现的;与样品的内部相比,表面硬度显著提高.     

Zn-5Al合金的等径弯曲通道变形

研究了等径弯曲通道变形过程中Zn-5Al合金的组织变化及其显微硬度变化.在变形过程中晶粒首先被拉长,分裂成条带组织,条带组织与晶粒内部缠结的位错发生作用形成位错胞,胞内位错进一步变形后在胞壁集结变为二维晶界,进而形成小角度的亚晶界或者大角度的晶界,使组织细化.TEM结果表明,在150 ℃的温度下,经过7道次变形后,Zn-5Al合金的微观组织得到细化,平均晶粒尺寸在1.0 μm以下.同时,合金的维氏硬度从72.5增加到83.8.     

Characterization of ultrasonically peened and laser-shock peened surface layers of AISI 321 stainless steel

The effects of ultrasonic impact peening (UIP) and laser-shock peening (LSP) without protective and confining media on microstructure, phase composition, microhardness and residual stresses in near-surface layers of an austenitic stainless steel AISI 321 are studied. An X-ray diffraction analysis shows both significant lines broadening and formation of strain-induced ε- and α-martensite after UIP with additional peaks found near austenite ones in the low-angle part after LSP supposedly due to formation of a dislocation-cell structure in the surface layer. TEM studies demonstrate that a nano-grain structure containing either only austenitic grains with ε-martensite (at strains up to 0.42) or both austenite and α-martensite grains (at higher strains) can form in the surface layer after UIP. Highly tangled and dense dislocation arrangements and even cell structures in fully austenitic grains are revealed both at the surface after LSP and in the layer at a depth of 80 μm after UIP. UIP is found to produce a sub-surface layer 10 times thicker and about 1.4 times harder than that formed by LSP. A mechanism of formation of the dislocation-cell structure in such steels (with a low stacking fault energy) is discussed. A nucleation process of α-martensite is discussed with respect to strain, strain rate, local heating and mechanical energy accumulated/applied to the surface layer under conditions of UIP and the LSP and compared to literature data for different loading schemes.     

表面纳米化对SS400钢应力腐蚀性能的影响

采用高能喷丸技术对SS400钢表面进行纳米化处理,利用透射电子显微镜分析了表面纳米晶层的结构特征,同时对高能喷丸表面纳米化处理后残余应力沿厚度方向的变化进行了分析.结果表明:经过超声冲击处理后,试样表层的晶粒可细化至纳米尺度,且在表面形成厚度约为600 μm的压应力层,压应力沿试样深度方向逐渐减小直至过渡到拉应力.在98±3℃温度下,Ca(NO3)2 57%+NH4NO3 3%溶液中进行的慢应变速率拉伸试验,结果表明,高能喷丸表面纳米化可以提高SS400钢的抗应力腐蚀开裂(SCC)性能.     

表面纳米化对SS400钢焊接接头应力腐蚀性能的影响

采用高能喷丸技术在SS400钢焊接接头表面层上制备纳米结构,利用透射电子显微镜分析研究了表面纳米晶层的结构特征,并利用XRD对高能喷丸表面纳米化处理后表面层残余应力进行了分析.同时,应用慢应变速率拉伸试验研究了SS400钢焊接接头在敏感腐蚀介质硝酸盐溶液(98℃±3℃温度下,57%Ca(NO3)2+3%NH4NO3)中的应力腐蚀(SCC)行为.结果表明,经过高能喷丸处理后,试样表层的晶粒可细化至大约10 nm,且在表面形成残余压应力;高能喷丸表面纳米化可以提高SS400钢焊接接头抗硝酸盐溶液SCC性能.     

超声冲击细化FGH95镍基高温合金激光熔覆层组织

采用超声冲击工艺对FGH95镍基高温合金激光熔覆层进行处理. 利用金相显微镜分析超声冲击前后激光熔覆层微观组织的变化特征,采用图像分析软件Image-Pro Plus测量晶粒尺寸,并对超声冲击处理前后熔覆层截面的显微维氏硬度进行了对比分析. 结果表明, 超声冲击处理后熔覆层发生塑性变形,并沿深度方向晶粒具有不同程度的细化. 强塑性变形区内位错塞积现象显著,熔覆层组织形成细化的小晶块;次塑性变形区深度范围为0.1~0.25 mm,其微观组织中存在大量细化的树状枝晶;微塑性变形区内等轴晶细化至5.4 μm,细化深度达0.7 mm. 超声冲击处理后熔覆层显微维氏硬度显著增大,表面显微维氏硬度值最大为594.25 HV,相比未经冲击熔覆层提高1.3倍.     

30CrMnSi的激光表面淬火

用大功率CO2激光器对30CrMnSi钢表面进行激光淬火处理,对激光淬火层的组织进行了分析,对淬火层的硬度进行了测试.结果表明,激光淬火层组织显著细化,硬度明显高于基体硬度.     

16MnR钢焊接接头表面纳米化及接头抗H2S应力腐蚀性能

采用超音速微粒轰击(Supersonic Particles Bombarding)技术对16MnR低合金钢焊接接头表面进行处理，利用金相显微镜和透射电镜对材料表面的微观组织进行分析。结果表明，经超音速微粒轰击处理可以使样品表层晶粒细化至纳米量级，表层晶粒尺寸平均为12．6nm，而且表层组织得到均一化。实验证实抗H2S应力腐蚀性能得到显提高。     

Enhanced Surface Mechanical Properties and Microstructure Evolution of Commercial Pure Titanium Under Electropulsing-Assisted Ultrasonic Surface Rolling Process

The effects of electropulsing-assisted ultrasonic surface rolling process on surface mechanical properties and microstructure evolution of commercial pure titanium were investigated. It was found that the surface mechanical properties were significantly enhanced compared to traditional ultrasonic surface rolling process(USRP), leading to smaller surface roughness and smoother morphology with fewer cracks and defects. Moreover, surface strengthened layer was remarkably enhanced with deeper severe plastic deformation layer and higher surface hardness. Remarkable enhancements of surface mechanical properties may be related to the gradient refined microstructure, the enhanced severe plastic deformation layer and the accelerated formation of sub-boundaries and twins induced by coupling effects of USRP and electropulsing. The primary intrinsic reasons for these improvements may be attributed to the thermal and athermal effects caused by electropulsing treatment, which would accelerate dislocation mobility and atom diffusion.     

TC4合金的磨损率及磨损表面层的显微组织变化

在空气和真空(10^-5Pa)条件下对TC4合金进行了系统的磨损性能测试，研究了载荷和滑动速度对TC4合金磨损率的影响。对TC4合金磨损后的表面层进行了显微组织分析。试验结果表明，空气磨损后表面层的显微组织在较低滑动速度下呈现位错的滑移带，在较高滑动速度下出现显微裂纹。真空磨损后表面层的显微组织发生细化并具有50nm～100nm尺寸，显微组织中呈现大量的位错，在较高滑动速度下有孪晶出现。     

脉冲电子束处理对高速钢表面组织的影响

研究了真空脉冲电子束处理对W6M05Cr4V2高速钢表面熔凝层组织的影响。结果表明，经过脉冲电子束处理后，高速钢试样表面形成组织明显细化的表面熔凝层，同时在熔凝层下还形成了晶粒细小的热影响区。这将对提高高速钢的硬度及耐磨性等有一定意义。     

Effects of ultrasonic dispersion on structure of electrodeposited Ni coating on AZ91D magnesium alloy

To obtain the refined electrodeposited nickel layer on AZ91D magnesium alloy, ultrasonic technology was applied in the processes of pre-treatment and electrodeposition. The phases of pre-treatment layer and the nickel coating were analyzed by X-ray diffractometry (XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and the microstructure was observed by scanning electron microscopy (SEM). Then, the effects of ultrasonic dispersion on the microstructure of pre-treatment layer and the grain refinement of electrodeposited nickel layer were discussed. The results showed that the pre-treatment electrodeposited Cu-Sn layer with compact microstructure could be synthesized in alkaline copper-tin liquid with ultrasonic agitation, as a result, smooth and refined nickel coating formed on AZ91D magnesium alloy. On the other hand, preferred orientation in the coating decreased because of the refined grains.