N6在爆炸加载条件下的硬化效应

为了改善金属材料表面的力学性能,提高材料的环境服役行为,利用爆炸加载方法可在N6板的表面制备出一层晶粒尺寸细小、界面密度高的硬化层。研究结果表明:爆炸加载可为N6表面的强烈塑性变形提供高效能量,使材料表层晶粒得到充分细化,力学性能沿厚度方向呈梯度变化。与原始组织相比,爆炸加载后N6表面显微硬度提高近1倍,耐磨性提高0.72倍。     

表面机械研磨处理对纯铜棘轮行为的影响:宏微观试验与本构模拟

目的 通过金属表面纳米化试验机制备出梯度结构纯铜,提升纯铜材料的疲劳寿命,并揭示其背后的机理。方法 通过系统的宏观力学性能测试、微观组织表征以及本构模拟探究了表面机械研磨处理(Surface Mechanical Attrition Treatment,SMAT)对T2纯铜棘轮行为的影响。结果 循环变形试验结果表明SMAT纯铜样品的循环失效圈数明显多于未处理纯铜样品的循环圈数,且SMAT纯铜样品在循环过程中的累积塑性变形明显小于未处理纯铜样品的累积塑性变形,即棘轮应变明显小于未处理纯铜样品的棘轮应变。电子背散射衍射(Electron Back Scattered Diffraction,EBSD)和X射线衍射分析(X-Ray Diffraction,XRD)表征发现:经过SMAT后,材料的晶粒尺寸均呈现由处理表面到材料芯部逐渐减小的梯度分布。且SMAT时间越长,样品的总位错密度越大。此外,基于应变梯度塑性理论模型对SMAT前后纯铜的单拉及循环变形响应进行了有限元模拟,模拟结果显示累积塑性应变沿深度方向(SMAT冲击方向)呈梯度分布,最大几何必需位错密度以及最大等效应力均出现在模型的次表层。同时,当模拟的循环圈数相同时,代表SMAT样品的梯度结构模型的棘轮应变明显低于代表未处理样品的均匀模型的棘轮应变。结论 循环变形试验结果表明SMAT对于T2纯铜的棘轮应变有抑制作用,有限元模拟进一步揭示了SMAT对于棘轮应变的抑制效应以及背后的机理。     

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.     

炮钢材料等离子淬火后的组织与性能

为提高炮钢材料表面硬度和改善摩擦磨损性能,采用等离子淬火技术对炮钢材料进行表面处理。通过金相显微镜分析了淬火硬化带的组织与形貌,用显微硬度计测量硬化带表面与断面的硬度,用摩擦磨损试验机研究摩擦因数与磨损形貌的变化。结果表明,炮钢材料在等离子淬火后由表面到基体分为3层,最表层为马氏体硬化层,最深达到1. 48 mm;表面硬度由320 HV0. 5提升至725 HV0. 5,硬度最大值处不在最表层而是在次表层;平均摩擦因数较淬火前降低了30. 2%,耐磨性提高11倍,磨损机制由黏着磨损变为为磨粒磨损。     

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.     

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．     

超音速微粒轰击0Cr18Ni9钢表面纳米化的研究

采用超音速微粒轰击（SFPB）技术对0Cr18Ni9钢进行表面纳米化;利用金相显微镜（OM）、X-射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）研究表层的组织结构变化,并进行了显微硬度测试分析。结果表明,经SFPB处理后,形成了约30μm厚的纳米层,样品表层发生应变诱导马氏体相变;孪晶形变是0Cr18Ni9钢表面纳米化过程的主要变形方式;表面纳米化是品粒细化与马氏体相变共同作用的结果,与基体相比,SFPB处理后材料的表层硬度显著提高。     

超音速微粒轰击0Crl8Ni9钢表面纳米化的研究

采用超音速微粒轰击(SFPB)技术对0Cr18Ni9钢进行表面纳米化;利用金相显微镜(OM)、X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究表层的组织结构变化,并进行了显微硬度测试分析.结果表明,经SFPB处理后,形成了约30 μm厚的纳米层.样品表层发生应变诱导马氏体相变;孪晶形变是0Cr18Ni9钢表面纳米化过程的主要变形方式;表面纳米化是晶粒细化与马氏体相变共同作用的结果,与基体相比,SFPB处理后材料的表层硬度显著提高.     

GCr15钢滚珠丝杠感应淬火漏磁控制及耐磨性

通过涂覆导磁体对GCr15钢滚珠丝杠表面感应淬火进行漏磁控制,对比分析了漏磁控制前后试样淬火组织、硬度、深度及耐磨性.研究表明:GCr15淬火后的组织为马氏体+残留奥氏体,控制漏磁淬火工艺显著增加丝杠滚道处的磁力线密度,提高整个丝杠表面的温度和加热深度,增加淬火硬化层的深度,也减小硬度曲线的梯度,从而显著提高了耐磨性,相对于未淬火试样耐磨性提高了2.5 ～4倍.感应淬火试样的磨损主要是磨粒磨损和剥层磨损,未涂覆导磁体时,剥层厚且是脆性和塑性断口混杂的粗糙形貌,而涂覆导磁体后,因为组织和硬度均匀,硬化层深度大,磨削片层薄且表面光整,耐磨性好.