增强颗粒含量和尺寸对SiCp/Fe复合材料性能的影响

利用电流直加热动态热压烧结工艺,分别制备了增强颗粒体积含量从5%到15%,尺寸从3 μm到45 μm的SiCp/Fe复合材料,研究了粒子含量与尺寸对复合材料硬度、强度、延伸率和耐磨性能的影响.研究表明:增强颗粒的体积含量从5%提高到10%,可以明显提高材料的性能;随着增强颗粒含量进一步提高,颗粒团聚将导致材料性能降低;...     

Ti-6Al-4V合金的温轧织构演变

本研究采用取向分布函数(ODF)详细分析了具有等轴组织的Ti-6Al-4V热轧退火板在450、600和750℃下经过约45%的温轧压下量后沿层厚的宏观织构演变。结果表明采用多道次温轧的方法成功获得可改善Ti-6Al-4V合金力学性能各向异性的纤维织构ND//hkil和基面织构(0001)[2110]或(0001)[1210]。而且,轧板通体上均形成了ND//hkil纤维织构,中心层的横向织构(1210)[1010]随轧制温度而变化,表层的基面织构通过位错滑移累积剪切应变而产生,且基面织构的形成路径依赖于初始取向。     

表面纳米化工业纯锆的显微组织与残余应力研究

对工业纯锆进行了不同时间的机械研磨处理(SMAT),利用透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对试样表层平均晶粒尺寸和平均微观畸变进行了分析表征,采用光学显微镜(OM)观察了试样的横截面显微组织,利用X射线应力仪测试了试样距表面不同深度的宏观残余应力。结果表明,SMAT处理可以实现工业纯锆的表面纳米化,并且在试样的最表层形成了厚约10μm的纳米结构。试样表面平均微观畸变随着SMAT处理时间的增加逐渐增大,处理时间为60 min时,平均微观畸变约为0.41%。试样表层的宏观残余应力为压应力,且表层残余压应力由表面到基体先增大而后减小。随着处理时间的增加,试样表面残余压应力σsrs先增大而后减小;最大残余压应力σmrs先增大而后趋于稳定,约为–620 MPa;最大残余压应力距表面的距离Zm和残余压应力场深度Z0均逐渐增大。     

循环载荷对USSP处理TC4表层残余应力场影响研究

采用超声喷丸技术(USSP)处理TC4试样,再进行四点弯曲疲劳加载。采用X射线应力仪测试疲劳加载前后残余应力分布;利用TEM设备,对疲劳加载前后TC4组织结构进行表征。结果表明,经表面纳米化处理后,TC4合金的最大残余应力已超过自身的屈服强度;当外加载荷高于疲劳极限时,残余应力场明显减弱;当外加载荷接近或小于疲劳极限时,循环周次与载荷的增减不再明显改变残余应力场;位错及位错胞在疲劳过程中发生了组态和数量的变化,位错密度的降低导致了残余压应力的松弛。     

高能喷丸对TC4焊接接头组织性能的影响

采用高能喷丸对TC4焊接接头进行表面纳米化处理,利用光学显微镜观察了焊接接头各区域的横截面微观组织,对各区域表层晶粒尺寸进行了X射线衍射分析、采用洛氏硬度计测量了表层各区域的硬度,利用应力仪测试其不同区域的残余应力,并对其进行了表征。结果表明,高能喷丸处理后在TC4焊接接头表面获得一定厚度的塑性变形层,经过高能喷丸处理,在强烈塑性变形作用下接头各区域表层晶粒尺寸均细化到纳米尺度。焊接接头三个区域的表面层硬度一致,且高于高能喷丸处理前试样的硬度;残余应力测试表明,经高能喷丸处理后焊接接头表层各区域均为残余压应力,高能喷丸实现了焊接接头表层组织和性能的均一化。     

高能喷丸对TA2表面TiN薄膜生长和力学性能的影响

利用脉冲磁控溅射法分别在工业纯钛TA2表面和高能喷丸(HESP)工业纯钛TA2表面沉积Ti N薄膜,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析Ti N薄膜的形貌、晶体结构,采用划痕仪、纳米压痕仪测量Ti N薄膜的膜基结合力、硬度和弹性模量,研究TA2基材HESP对Ti N薄膜生长和力学性能的影响。结果表明:在脉冲磁控溅射条件下,基材HESP可改变Ti N薄膜生长择优取向,原始基材表面Ti N薄膜为(200),(220)晶面共同择优生长,而HESP 20 min基材表面(200)面择优取向十分明显;基材HESP可改变Ti N薄膜生长方式,原始基材表面Ti N薄膜为混合生长,HESP基材表面薄膜变成层状生长,使薄膜更致密;基材HESP可提高Ti N薄膜膜基结合力,原始态基材表面Ti N薄膜结合力为21.4 N,HESP 20 min基材表面Ti N薄膜结合力达到42.3 N,提高了约一倍;基材HESP可以提高Ti N薄膜抵抗塑性变形能力,且原始基材表面Ti N薄膜硬度和弹性模量最小,分别为30.1,343.6 GPa,HESP 20 min基材表面Ti N薄膜硬度达到35.1 GPa,弹性模量达到347.9 GPa。     

基体粉末与增强粒子的粒度级配对SiCp/Fe性能的影响

使用不同粒度的铁粉,采用电流直加热动态热压烧结工艺制备了10%(体积分数)的SiC颗粒增强铁基复合材料,研究了铁粉与SiC粒子颗粒级配对复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明,SiC粒子与铁粉的颗粒级配,显著影响复合材料基体中增强粒子的分布状况和力学性能.建立了粒子分布的双基体颗粒级配模型,只有铁粉中一次颗粒与二次颗粒的粒径比为6.5、二次颗粒含量为4.6%、铁粉一次颗粒与SiC的粒度比值为15.9时,SiC颗粒才能很好地填充铁粉间隙并均匀地分布在基体中,复合材料将具有较高的力学性能.模型计算的结果和实验结果相符合.     

表面纳米化对工业纯锆四点弯曲疲劳性能的影响

采用表面机械研磨工艺对工业纯锆进行处理,利用四点弯曲疲劳试验对试样的疲劳性能进行测试。通过对试样微观组织观察、显微硬度和残余应力表征,并结合有限元方法对四点弯曲试样应力分布的模拟,分析表面纳米化对工业纯锆四点弯曲疲劳性能的影响机理。研究表明,表面纳米化工业纯锆相对于原始试样疲劳极限提高约23%。这是由于原始工业纯锆在加载时最大拉应力位于试样表层,导致疲劳裂纹在表层萌生,而表面纳米化工业纯锆由于组织强化及残余压应力作用,使疲劳强度得到提高,并且使裂纹在次表层萌生,从而获得较好的疲劳性能。     

表面纳米化TC4疲劳性能研究

采用超声波喷丸技术(USSP),在TC4材料上制备出具有纳米晶结构特征的表面层,通过采用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜、疲劳试验机及表面粗糙度仪等检测设备,对USSP处理后TC4钛合金组织与性能进行了表征。结果表明,经USSP处理后TC4表面产生剧烈塑性变形,组织细化至纳米级;实验测得USSP处理试样疲劳极限有所提高,疲劳极限最大提高了10.64%;裂纹源萌生于试样表面,疲劳断口由未处理的河流状变为处理后的波浪状;经USSP处理后粗糙度越小,缺口应力集中越小,对应疲劳性能越好。     

循环载荷下表面强化工业纯锆残余应力释放研究

对工业纯锆进行表面机械研磨处理(SMAT),实现其表面纳米化,并引入残余压应力场。采用偏光显微镜(PM)、透射电子显微镜(TEM)对SMAT处理试样显微组织进行表征,利用X射线应力仪测试不同循环加载周次下距试样表面不同深度处宏观残余应力。研究不同循环加载周次下距表层不同深度处X射线衍射峰半高宽的变化特征,并采用Voigt函数拟合X射线衍射峰,得到微观应变和位错密度的分布特征。结果表明:循环加载初期残余应力释放率最大,约为25%,随着循环加载周次增加残余应力释放率趋于稳定;不同循环加载周次下,随距表层深度增加,X射线衍射峰半高宽、微观应变和位错密度逐渐降低后趋于稳定;随着位错密度降低,残余压应力逐渐增加,位错密度值稳定于约2×1010cm-2时所对应的深度,和最大残余压应力对应的深度基本一致。循环载荷下残余应力释放是通过微观塑性变形过程中位错运动来实现。