堆焊层预压力滚压表面纳米化层的微观结构

利用场发射扫描电镜、高分辨透射电镜和表面三维形貌仪对经预压力滚压表面纳米化处理的堆焊层的表面微观结构进行研究。结果表明,用中锰焊丝在Cr-Ni合金钢表面制备堆焊层,经滚压加工后,零件表面粗糙度明显降低,零件表面层形成厚度约10μm的明显塑性变形层;在最表层形成了平均晶粒尺寸约10 nm的具有随机取向的等轴晶,纳米晶粒的尺寸随距表面距离增加而增大;在距表面为10~15μm处,存在平均晶粒尺寸约100 nm的等轴晶和具有相近尺寸的胞状结构。预压力滚压加工在提高表面光洁度同时,能够有效地将堆焊层的树枝状晶细化为纳米晶。     

NaHCO3基微晶粉喷射清理技术研究

选用铝合金和高温合金零件为研究对象,以NaHCO_3基微晶粉为喷射介质,利用喷砂设备对其表面污层进行喷射清理。利用光学显微镜、扫描电镜、EDS等分析技术,对喷射清理后的表面形貌、成分进行分析;利用粗糙度仪观察清理后的表面粗糙度。结果表明:采用NaHCO_3基微晶粉喷射清理技术能有效去除零件表面积碳、油污、氧化物等污层;采用NaHCO_3基介质清理后,零件表面粗糙度仅为传统喷砂介质清理后粗糙度的10%,对零件表面损伤较小。     

38CrSi钢表面纳米结构层力学性能的研究

采用超音速微粒轰击技术在38CrSi合金钢表面制备了厚度约为25μm纳米晶层.利用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜对表面结构进行分析.纳米结构层的最表面层的晶粒尺寸约为16nm,晶粒尺寸随着距表面距离的增加而增大.利用纳米压痕仪对表面纳米结构层的力学性能进行研究,结果表明,当表面晶粒尺寸降低到纳米量级时力学性能明显改善,最表面纳米结构层的硬度是基体的2倍左右,并服从Hall-Petch关系;表面纳米结构层的弹性恢复系数明显提高;利用该方法制备的纳米晶对弹性模量的影响较小;对表面纳米化样品进行低温退火处理可使纳米结构层的性能更加稳定.分析表明表面纳米结构层力学性能的改善主要是表面晶粒细化的结果.     

机械加工法实现金属材料表面自身纳米化的研究进展

综述了机械加工法实现金属材料表面自身纳米化的研究现状,分别从制备方法、纳米化层的形成机制、纳米化层的特点和性能等方面的研究进展进行了阐述,并对表面自身纳米化技术的发展趋势进行了简单的分析.     

基于纳米晶的低温离子渗硫层油润滑条件下摩擦磨损性能

利用预压力滚压技术在堆焊修复层表面制备纳米晶层,用低温离子渗硫技术在纳米晶层表面制备Fe S固体润滑膜。利用CETR-3型多功能摩擦磨损试验机考察油润滑条件下堆焊层表面纳米晶/Fe S复合层的摩擦磨损性能。采用SEM、EDS、XRD和XPS对摩擦磨损前后的硫化层微观组织结构进行分析。结果表明:与原始低温离子渗硫层相比,基于纳米晶的渗硫层厚度增加了40%,硫化层更为密实,基于纳米晶的低温离子渗硫层摩擦因数明显降低,磨损量降低40%左右,承载能力明显提高。耐磨减摩性能提高是纳米晶层作用的结果,基于纳米晶的硫化层硫化物含量较高,Fe S相所占比例较高,高硬度的纳米晶层为表面润滑层起到良好的支撑,对于减摩性能的提高起到积极作用。     

38CrSi合金钢表面纳米化中渗碳体相的细化分析

利用表面机械加工法在具有回火索氏体组织的38CrSi合金钢表面制备了纳米结构层,利用X射线衍射和透射电镜等分析技术,对距表面不同深度处渗碳体相的微观结构特征及物相组成进行研究,分析38CrSi合金钢表面纳米化过程中渗碳体相的细化过程.结果表明,铁素体基体细化过程中,渗碳体颗粒在切变力作用下形成细小颗粒的同时还发生了溶解.在应变量和应变速度较高的最表面,渗碳体颗粒溶解较严重,分析表明高密度位错产生的高界面能、应力集中以及能量波动是使得渗碳体颗粒发生切变和溶解主要原因.     

基于GMAW堆焊成形的间隔焊道搭接量模型

焊道搭接量在较大程度上影响着基于三维熔化极气体保护焊直接成形过程的顺利进行以及成形件的精度.文中根据焊接熔滴过渡的物理特性,建立了GMAW堆焊三维成形的间隔焊道搭接量模型,在此基础上计算了平整堆焊层的相邻两道焊道的理论间隔,采用实际焊接试验对理论模型进行了验证.得到了修正的理论间隔,并计算了平整堆焊层高度;试验得到的结...     

Cr-Si合金钢表面纳米晶热稳定性的研究

采用超音速微粒轰击技术在Cr-Si合金钢的表面制备了纳米结构层.最表面层的晶粒尺寸约为16nm.利用X射线衍射(XRD)技术和透射电镜(TEM)分析技术对退火后表面纳米晶的结构变化进行分析.结果显示:当温度低于450℃进行退火时,表面纳米晶的尺寸变化不大.当退火温度达到450℃时,表面纳米晶失去稳定急剧长大到100nm左右.分析表明在低于450℃时,Cr-Si合金钢表面纳米晶具有良好的热稳定性,表面纳米晶的本征结构、退火时结构的动态回复以及渗碳体颗粒对晶界运动的阻碍是决定其具有一定的热稳定性的主要因素.     

开放式低温等离子体对树脂基复合材料表面处理性能研究

目的 采用开放式低温等离子体对树脂基复合材料表面处理,研究其对树脂基复合材料粘接性能的影响。方法 运用响应曲面法,对开放式低温等离子体加工工艺与树脂基复合材料表面自由能交互性进行研究。采用接触角测量仪、扫描电子显微镜(SEM)、三维形貌仪、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等仪器对开放式低温等离子体处理前后复合材料的接触角与表面能、表面微观形貌与表面粗糙度、表面化学成分进行分析,使用万能试验机对处理前后复合材料的粘接强度进行研究。结果 输入功率、喷枪距离与试样移动速度3个响应因子中,喷枪距离对试样表面能的影响最为显著,其次是试样移动速度与输入功率。当开放式低温等离子体加工工艺为P=800 W,d=11.8 mm,v=10 mm/s时,表面能最大,从24.8 mJ/m²增加到78.3 mJ/m²,表面粗糙度与未处理试样相比提高了约2.5倍。处理后试样表面的氧元素含量明显增加,氧元素主要以含氧官能团的形式存在,材料表面极性增加。开放式低温等离子体对树脂基复合材料处理后,粘接试样平均拉伸剪切强度从16.6 MPa增加到27.5 MPa,粘接强度提高了约65.7%,粘接接头破坏形式从界面破坏到材料基材破坏。结论 开放式低温等离子体对树脂基复合材料表面处理后,能够有效地增加其粘接强度,树脂基复合材料润湿性与表面能、表面粗糙度以及表面含氧官能团数量增加,是粘接强度提高的主要因素。     

碳纤维复合材料损伤高频脉冲激光去除技术

采用高频脉冲紫外激光(λ=355 nm)对碳纤维/环氧树脂基复合材料进行逐层剥蚀加工,运用响应曲面法分析了激光功率、扫描速度、光斑填充间距3个因素与剥蚀深度的交互性。使用扫描电子显微镜、三维形貌仪、接触角测量仪、X射线光电子能谱仪,对试样表面的显微组织和理化性能进行分析,并对不同表面处理后试样界面剪切强度进行研究。结果表明:当激光参数P=13 W,d=0.02 mm,v=1000 mm/s时,激光加工形貌较好,剥蚀深度h=389μm;与砂纸打磨相比,使用紫外激光对材料进行逐层剥蚀时,不会对碳纤维骨架造成损伤;紫外激光剥蚀后的试样表面粗糙度比原始表面提高了7.9倍左右,高出不同砂纸打磨后的试样表面粗糙度约2.4～4.4倍;使用紫外激光剥蚀后的材料表面活性提高,含氧官能团数量增加;激光剥蚀处理后界面剪切强度明显增大,与砂纸打磨及未处理表面相比分别提高了48.5%和17.9%。