表面纳米化是否生成纳米晶

喷丸或滚压和摩擦磨损的表面具有相同本质,都是冷加工导致组织细化。20世纪七八十年代从摩擦学角度对表面变形组织进行了系统研究,所得结论已成为材料学教材中的重要内容。21世纪初纳米风带动表面纳米化(SMAT)研究,忽视已有成果,认为变形细化的组织就是纳米晶。早期研究已经明确,变形后组织细化的尺度对性能影响不大,关键因素是其错角,SMAT却仍然强调纳米化尺度越小越好;摩擦学研究认为要获得纳米晶则表层转动要达到一定值,但此种转动将破坏连续性导致表层材料剥落。当SMAT认识到错角是决定性能的关键,并通过超强滚压处理获得大错角纳米晶时,材料表面已布满裂纹。重点讨论了表面形变结构的本质和特征,指出用动态再结晶机理解释纳米晶在位错胞壁生长的观点是错误的,并从胞壁和晶界对位错阻力不同的角度说明胞和晶在Hall-Petch关系中的差异。     

循环氩离子轰击-等离子体增强化学气相沉积 TiN 膜组织与性能研究

分析对比了常规ＰＥＣＶＤＴｉＮ膜与循环氩离子轰击－ＰＥＣＶＤＴｉＮ膜组织与性能的差异。结果表明，循环氩离子轰击－ＰＥＣＶＤＴｉＮ膜较之常规ＰＥＣＶＤＴｉＮ膜，其组织细小致密，膜内残余氯含量显著降低，膜的硬度与耐磨性提高，但膜－基体结合强度没有显著改变。     

钇对17CrMoV钢离子氮化特性的影响及催渗机理的探讨

本研究采用金相显微镜、透射电子显微镜、显微硬度计等仪器分析对比了１７ＣｒＭｏＶＹ和１７ＣｒＭｏＶ钢离子氮化层特性，探讨了钇加速离子氮化的机理，提出了钢中钇催渗的“气团─通道”模型。研究结果表明：钇显著提高渗层深度与硬度；钇影响钢的组织转变，提高渗层氮浓度，使氮化物更易于析出；大量弥散、细小氮化物的快速析出又为氮的进一步扩散提供了更多的扩散通道，加快氮的扩散。     

动态结合强度试验机的研制及应用

介绍了滚动接触疲劳法测定硬质薄膜膜基界面疲劳强度的方法，以及动态结合强度试验机的原理、结构及其应用。试验结果表明，用该试验机测得的膜基界面疲劳强度能定量地反映膜基界面之间的结合强度，且该方法对膜的成分和基体表面状态等界面因素敏感，而对基体硬度和膜层厚度等非界面因素不敏感。     

钛合金的银脆,镉脆敏感性及其控制

利用慢应变速率拉伸技术（ＳＳＲＴ），并结合恒载实验，较全面地研究了Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金的银脆行为、固态与液态镉脆行为，确定了应变速率、接触条件、热处理制度、试样取向、温度等因素对Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金银脆与镉脆敏感性的影响，探讨了Ｎｉ阻挡层对控制Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金和ＴＣ１１合金银脆开裂的作用。     

W18Cr4V高速钢离子渗氮层相结构与脆性研究

采用X射线衍射仪,金相显微镜及透射电镜分析W18Cr4V高速钢离子渗氮层相结构,采用连续加载压入法测定渗氮层脆性,分析了渗氮工艺对渗层相结构与脆性的影响。结果表明:离子渗氮工艺影响渗层相结构、含量及其分布,从而影响渗层脆性。     

离子束辅助磁控溅射沉积铬-铜-氮薄膜的结构与性能

应用低能离子束辅助磁控溅射（IBAMS）沉积铬-铜-氮薄膜，研究了铜含量和轰击能量对薄膜结构、硬度和断裂韧度的影响。结果表明：在相同的轰击能量（400eV）下，铜含量对薄膜结构和硬度的影响不明显，但是铜的加入有利于提高薄膜的断裂韧度；离子辅助轰击能量从400eV增加到800eV时薄膜的结构发生了显著变化，断裂韧度和硬度均大幅度提高。     

残余应力集中及其对疲劳极限和短裂纹扩展的影响

缺口根部的残余应力存在应力集中效应,应力集中值不仅取决于缺口几何形状而且和材料的屈服强度有关。残余应力集中系数是一个分布值,其数值甚至可超过理论应力集中系数。软试样喷丸后缺口处的残余应力易于松弛及喷丸时的表面损伤使其对疲劳极限的贡献小。残余压应力使缺口处裂纹闭合力增大甚至可出现非扩展裂纹。     

关注疲劳再评表面纳米化

前文《追溯历史评表面形变纳米化》指出变形的细化结构早在20世纪七八十年代已有研究，21世纪初的纳米晶仅冠以新潮名称。文中从测定方法进一步说明一种结构两个名称的原因。位错胞以错角为参数，纳米晶只强调大小未涉及错角，两者的尺度属同一数量级。近年用滚压加大错角，虽实现纳米晶，却是将30年前的磨损表面当作强化。比较大小和错角对性能的影响，表面纳米化以H-P关系为准则，认为细化晶粒可以提高强度。这个关系是统计工厂中日用材料所得，属经验规律，并无理论依据。近年试验表明形变层位错胞大小对力学性能影响不大，错角却起关键作用。H-P关系不能用于形变层结构，表面纳米化的理论依据不成立。
喷丸的主要贡献是提高疲劳强度，公认残余压应力起主导作用。表面纳米化认为结构细化，屈服强度提高，相应延缓疲劳裂纹萌生，提高了疲劳强度。却没有试验证实此机理的正确性。实际上，获得纳米化的强喷丸表面伴随有裂纹，不存在裂纹萌生阶段。文中展示了喷丸强度和出现微裂纹几率的关系。明确强变形表面属裂纹体，应该用断裂力学而非经典力学的连续体处理。介绍表面形变各影响因素对疲劳裂纹扩展作用的试验，结果表明残余压应力仍是提高疲劳性能的主导因素。追求纳米化的加工硬化，牺牲塑性换取强度，导致裂纹扩展加速，对疲劳有害无益。     

表面微观屈服强度与疲劳极限的关系SCIEI

本文利用X射线对不同碳含量钢的表面微观屈服强度进行了研究。试验结果表明,表面微观屈服强度σ_(ms)远低于整体材料的屈服限,是一个反映表面抵抗塑性变形能力大小的参量。材料光滑疲劳极限往往是由裂纹荫生所控制的,与表面抵抗塑性变形的能力有关。本试验表明不同材料的σ_(ms)与存活率为50％疲劳极限的关系为:σ_(ms)=(0.81—1.02)σ_(-1);40Cr不同热处理状态的σ_(ms)与存活率为99.9％疲劳极限的关系为:σ_(ms)=(0.98—1.10)σ_(-1)。σ_(ms)的测定要比疲劳极限σ_(-1)的测定省时得多,有可能在工程上获得应用。