机械研磨诱导316L不锈钢表层组织的演变

选取具有中等层错能的316L不锈钢进行表面机械研磨处理(SMAT),制备出纳米结构表层,用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)研究横截面组织的演变过程．晶粒细化机理如下：奥氏体粗晶内部通过位错湮灭和重组形成位错胞;应变量和应变速率的增加诱发了机械孪生,形成了片层状孪晶;孪晶内部通过位错的运动使显微组织逐渐由片层状向等轴状转变,且晶粒尺寸逐渐减小、取向差逐渐增大;最终形成等轴状、取向呈随机分布的纳米晶组织．同时,对层错能对微观变形方式和纳米化行为的影响进行了讨论。     

表面机械研磨处理后316L不锈钢的表层结构及硬度的热稳定性

对316L不锈钢进行表面机械研磨处理(SMAT),获得表面为纳米晶、晶粒尺寸沿厚度方向逐渐增大的梯度组织．对SMAT前、后样品进行不同温度和时间的真空退火．结果表明：当退火温度低于0．5Tm(Tm为熔点)时,梯度组织中晶粒尺寸未发生明显变化,只是在表面纳米晶层及其相邻的亚微晶层上因残余应力释放而发生了马氏体相变,对应的硬度沿深度分布也未见明显的改变;当退火温度高于0．5Tm时,梯度组织发生回复和再结晶,加之残余应力大幅度下降,使硬度明显下降．与退火温度相比,退火时间对梯度组织和硬度的影响不大。     

表面纳米化对316L不锈钢摩擦磨损性能的影响

采用机械喷丸技术对316L不锈钢实施了表面纳米化处理,研究了纳米化前后试样的摩擦磨损性能。结果表明,316L不锈钢经过表面纳米化后,表面产生的残余压应力最大可达-370 MPa,深度达0.8 mm。表面纳米化使得316L不锈钢表面显微硬度提高了近50%,表面摩擦系数明显降低,摩擦磨损质量损失为对比试样的10%,表明表面纳米化极大改善了316L不锈钢的摩擦磨损性能。     

316L不锈钢梯度结构及其在退火中的演变

对316L不锈钢进行表面机械研磨处理（SMAT）,获得表面为纳米晶、晶粒尺寸沿厚度方向逐渐增大的梯度组织。对SMAT样品进行不同温度的真空退火,研究组织变化。结果表明：当退火温度低于0．5L（L为熔点）时,316L不锈钢经SMAT后形成的梯度组织未发生明显的变化。随着退火温度的继续增加,梯度组织发生回复和晶粒长大,但晶粒长大的速度较小。整个退火过程中,内应力和微观应变的释放在SMAT样品的深度方向诱发了机械孪生,并在纳米结构表层中引起马氏体相变。     

表面纳米化对316L 不锈钢干摩擦性能的影响

目的研究表面纳米化316L不锈钢干摩擦磨损性能,以获得合理的喷丸时间,提高316L不锈钢的使用寿命。方法采用普通喷丸强化方法对316L不锈钢进行表面纳米化处理,利用洛氏硬度计测量了纳米化前后材料表面洛氏硬度;利用激光共聚焦显微镜观察了纳米化前后材料表面三维形貌,测量了材料表面的粗糙度;利用扫描电子显微镜观察了表面纳米化处理后横截面的金相组织;利用材料表面性能综合测试仪在干摩擦条件下进行了摩擦磨损实验,测量了材料的摩擦系数;利用扫描电子显微镜观察了磨痕表面形貌,分析了材料的磨损机理。结果与未纳米化试样相比,喷丸时间为15 min时,表面硬度提高9.7%,而表面粗糙度降低17.6%,干摩擦系数降低17.3%;喷丸时间为30 min时,表面硬度提高34.1%,粗糙度降低35.1%,干摩擦系数降低28.8%。未纳米化试样呈现典型的粘着磨损和磨粒磨损机制,而纳米化处理后试样则主要呈现疲劳磨损和磨粒磨损机制。结论表面纳米化处理后试样表面硬度随处理时间的增加而增加,粗糙度随处理时间的增加而降低,干摩擦系数随处理时间的增加而减小。喷丸处理时间较短时以疲劳磨损为主,处理时间较长时以磨粒磨损为主。     

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．     

表面机械研磨诱导AISl 304不锈钢表层纳米化I.组织与性能

采用表面机械研磨处理(SMAT)在AISl 304不锈钢上制备出纳米结构表层，研究纳米化行为及其对硬度的影响．结果表明：经过SMAT后，样品表面形成了厚度约为30μm的纳米晶层，显微组织由平均晶粒尺寸约为10nm的单一马氏体相演变为尺寸稍大的双相组织，在距表面30—300μm的范围内，显微组织由以亚微米级的奥氏体多系孪晶为主逐渐演变为单系孪晶．表面纳米化是晶粒碎化与纳米尺度新相形成共同作用的结果．与心部相比，表面硬度显著提高．     

表面机械研磨处理对316L不锈钢组织和性能的影响

对2.8mm厚的316L不锈钢板的上下表层进行机械研磨处理(SMAT),对经过不同时间的SMAT后的样品的表层组织进行金相观察,并测量SMAT不同时间的样品的硬度、抗拉强度.结果表明,经过表面机械研磨处理不同时间后,在316L不锈钢板表层获得了不同厚度的表面强化层,强化层组织为沿厚度方向由纳米晶层向微米晶层过渡的梯度组织;随着SMAT时间的增加,总的强化层厚度增加;表面组织的变化导致了表面硬度明显增加,整体材料的屈服强度增加;表面机械研磨处理时间对性能的影响并非线性增加,表面硬度和整体材料的屈服强度在处理5min时增加显著,处理时间继续增加到15、30和60min,它们的增加速度很小.拉伸断口表面形貌的扫描电镜观察表明,经过5min处理后的样品,表层的剪切唇变形区域面积增加,断口微观特征为长条状的韧窝,但是随着处理时间的增加,剪切唇区的尺寸并没有继续增加,而是开始下降,表面硬化区域的增加造成了塑性变形能力的下降.     

表面机械研磨诱导AISI 304不锈钢表层纳米化Ⅰ.组织与性能

采用表面机械研磨处理(SMAT)在AISI 304不锈钢上制备出纳米结构表层,研究纳米化行为及其对硬度的影响.结果表明:经过SMAT后,样品表面形成了厚度约为30μm的纳米晶层,显微组织由平均晶粒尺寸约为10 nm的单一马氏体相演变为尺寸稍大的双相组织;在距表面30-300 μm的范围内,显微组织由以亚微米级的奥氏体多系孪晶为主逐渐演变为单系孪晶.表面纳米化是晶粒碎化与纳米尺度新相形成共同作用的结果.与心部相比,表面硬度显著提高.     

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.     

表面机械研磨对304不锈钢渗氮组织性能的影响

对304不锈钢表面进行表面机械研磨处理(SMAT),再进行不同温度下的低温等离子渗氮。利用光学显微镜、XRD、SEM和EDS,分析渗氮层的物相、显微组织和元素;采用显微硬度计检测渗氮后硬度的变化;采用电化学工作站测试渗氮后试样的腐蚀性能。结果表明,经过1800 s的表面机械研磨处理,材料的渗氮组织性能达到最好,样品表面生成一层晶粒细化层,可以明显促进304不锈钢的低温渗氮。1800 s的表面机械研磨处理后,在350℃下进行渗氮,可以获得一层厚度约3μm的渗氮层,其硬度高达925 HV0.05。和未处理的试样对比,自腐蚀电位升高了0.2 V,自腐蚀电流降低了4.22×10-4A·cm-2。     

热处理对等离子喷涂316L不锈钢涂层组织和性能的影响

利用大气等离子喷涂和低压等离子喷涂在不同的基体温度下制备了316L不锈钢涂层,分别使用光学显微镜和显微硬度计研究涂层的组织和性能,并且对涂层进行了退火处理,研究了涂层的组织性能的变化。结果表明,对于低压等离子喷涂,通过改变基体温度,可以获得层片状组织和等轴晶组织的涂层,并且对层片状组织的涂层进行热处理,可以使其转变为等轴晶结构涂层;而对于大气等离子喷涂通过改变基体温度以及对涂层进行后续热处理,均不会形成完全的等轴晶结构涂层。在涂层硬度方面,对于原始涂层而言,等轴晶涂层的硬度低于层片状组织涂层,对于大气等离子喷涂经过热处理后的涂层硬度明显降低。     

Formation of nanostructured surface layer on AISI 304 stainless steel by means of surface mechanical attrition treatment

A nanostructured surface layer was formed on an AISI 304 stainless steel with low stacking-fault energy by means of the surface mechanical attrition treatment (SMAT). The microstructure of the surface layer of the SMATed sample was characterized by using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), and cross-sectional TEM observation was performed to reveal the deformation-driven grain refinement mechanism for the f.c.c. materials with very low stacking-fault energy during SMAT. The grain refinement process in the surface layer involves formation of planar dislocation arrays and twins in deformed grains, twin–twin intersections leading to grain subdivision and a martensite transformation as well, and formation of randomly orientated refined crystallites. The formation of nanocrystallites in the top surface layer was ascribed to the much large strain and strain rate, as well as the multidirectional repetitive loading.     

热处理对SLM316L不锈钢螺旋微丝微观组织和力学性能的影响

通过显微镜观察、拉伸试验和显微硬度试验分析了不同热处理参数对激光熔化(SLM)制成的螺旋微直径丝(SS316L-HMDW)的组织和力学性能的影响.结果表明:热处理后,SS316L-HMDW试样的微观组织发生明显变化,激光熔池消失,各向异性减小,力学性能提升;在不同保温时间下,SS316L-HMDW试样的晶粒尺寸随保温时...     

固溶处理对316L不锈钢组织和性能的影响

采用箱式电阻炉,对316L不锈钢进行了固溶处理实验,并对其组织和力学性能进行了观察和检测.结果表明:随着固溶温度的提高,强度和硬度指标下降,伸长率迅速增加;随着保温时间的增加,其强度和硬度指标逐渐下降,伸长率在保温30 min时间内变化不大;水冷要比雾冷得到的综合力学性能优越.试样厚度为4 mm时,合理的固溶处理工艺为:1050℃保温6 min,然后水淬处理.固溶处理后试样内部组织均匀、晶粒大小适中、铁素体含量少,力学性能明显改善,抗拉强度、屈服强度分别达到565 MPa和220 MPa,伸长率为64.5%,硬度为73.1 HRB;拉伸试样断口呈现明显的韧性断裂,韧性高于热轧态产品.     

粉末形貌对选区激光熔化316L不锈钢力学性能的影响

以气雾化316L不锈钢粉为原料,结合等离子球化和选区激光熔化技术制备了不锈钢块体,并用XRD、SEM、激光粒度仪、振实密度仪和万能力学试验机等对等离子球化粉体和选区激光不锈钢块的组织结构和性能进行了表征.结果表明:316L不锈钢粉经等离子球化处理后,不规则扁平状颗粒数量减少,球形颗粒数量增加,振实密度与松装密度的比值(...     

热处理对选区激光熔化304L不锈钢组织和力学性能的影响

采用光学显微镜(OM),X射线衍射仪(XRD),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM)等研究了热处理工艺对选区激光熔化(SLM)制备的304L不锈钢微观组织结构与力学性能的影响。结果表明:SLM制备的304L不锈钢的组织结构细小,组织中存在高密度位错、δ铁素体与σ相析出物,其强度和塑性均远高于传统304L不锈钢。对SLM制备的304L不锈钢分别进行1050℃×30 min和1000℃×2 h固溶处理后,其微观组织结构发生了变化,观察到了晶内胞状亚晶组织的长大和析出相的固溶,强度和塑性均有所降低。SLM制备过程产生的大量纳米级胞状亚晶结构,是304L不锈钢具有高强高韧性能的主要原因,析出强化和加工硬化可进一步提高其强度。