表面纳米化对316L不锈钢性能的影响

对316L不锈钢进行表面机械研磨处理(SMAT),研究表面组织变化对其硬度和在0.5 mol/LNaCl介质中腐蚀性能的影响.结果表明:通过SMAT可以在316L不锈钢表面制备出纳米结构层,随着处理时间的增加,表面纳米晶组织逐渐由单一的奥氏体相过渡到奥氏体与马氏体两相共存;表面纳米化和马氏体相变能够明显地提高316L不锈钢的表层硬度,使表面粗糙度略有下降;表面机械研磨处理降低了316L不锈钢在0.5mol/L NaCl腐蚀介质中的耐蚀性能.因为316L不锈钢表面纳米晶组织容易钝化,形成的钝化膜不稳定,提高了溶解速度.     

304不锈钢表面纳米化层的组织和性能

采用表面机械研磨技术(SMAT)对304不锈钢进行表面纳米化处理,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、透射电镜和显微硬度仪对处理后的不锈钢表面层组织进行表征,并在不同温度下对表面纳米组织的热稳定性进行研究。结果显示,经过SMAT后,表面获得了约436μm厚度的变形层,表面晶粒尺寸约为80nm;在SMAT处理过程中发生了应变诱发马氏体相变;表层晶粒的细化能显著提高组织的显微硬度;当保温温度在550℃以下时,表层纳米组织具有良好的稳定性,当温度超过600℃时晶粒显著长大。     

纳米结构316L不锈钢基掺钽TiO_2薄膜生物活性研究

采用射频磁控溅射技术在表面微结构纳米化316L不锈钢和粗晶粒316L不锈钢基体上制备掺钽TiO2薄膜。采用扫描电镜和X射线衍射仪分析薄膜形貌和晶体结构,用体外模拟人体体液浸泡实验研究薄膜的生物活性。结果表明:表面微结构纳米化的316L不锈钢具有强烈诱导掺钽TiO2薄膜形核效应;316L不锈钢表面微结构纳米化能显著提高自身及其表层掺钽TiO2薄膜的生物活性;316L不锈钢表面纳米化后,其表层掺钽TiO2薄膜诱导的羟基磷灰石形貌由原先的球状变为多孔网状结构。     

脉冲电流处理对轧制316L不锈钢的快速强化

目的 探究不同参数的脉冲电流处理(EPT)对轧制316L不锈钢拉伸性能、显微硬度及微观组织的影响。方法 将轧制的316L不锈钢作为原始样,调节流过样品的脉冲电流密度,分别为130、170、190、260、310 A/mm²,分析脉冲电流密度与其拉伸性能和显微硬度的关系。结果 轧制316L不锈钢的抗拉强度和显微硬度随着脉冲电流密度的增大呈现先增大后减小的趋势,其中当脉冲电流密度为170 A/mm²时达到峰值,抗拉强度由1 485 MPa提升到1 625 MPa,同时显微硬度也由431HV增大到473HV。通过电子背散射衍射分析微观组织可知,与原始样相比,经过脉冲电流处理的样品晶粒尺寸明显减小,马氏体含量明显增多,脉冲电流处理可以促使微观组织快速均匀化。结论 脉冲电流处理可以在短时间内实现轧制316L不锈钢组织的均匀化调控,有效改善轧制316L不锈钢的微观组织,减少轧钢形变织构,促使参与的奥氏体转变为马氏体,使微观组织趋于稳定,同时还可以使轧制316L不锈钢晶粒快速细化,达到细晶强化的效果,有效提高整体抗拉强度和显微硬度。     

奥氏体不锈钢晶粒细化对形变机制和力学性能的影响

利用相逆转变原理采用冷变形使得亚稳奥氏体转变为形变马氏体,采用不同温度和时间退火分别获得纳米晶/超细晶和粗晶奥氏体不锈钢。通过拉伸实验得到不同晶粒尺寸的奥氏体不锈钢力学性能,采用透射电镜观察形变组织结构并利用扫描电镜观察断口特征。结果表明:高屈服强度纳米晶/超细晶奥氏体不锈钢通过形变孪晶获得优良塑性;而低屈服强度的粗晶奥氏体不锈钢发生形变诱导马氏体效应,得到良好的塑性;两组具有不同形变机制的奥氏体不锈钢拉伸断口均为韧性断裂。形变机制由形变孪晶转变为形变诱导马氏体归因于晶粒细化导致奥氏体稳定性大幅度提高。     

304L不锈钢形变诱导马氏体的X射线衍射分析

为准确测定304L奥氏体不锈钢中形变诱导马氏体的含量,更好地解释该材料中形变诱导马氏体相变机制,使用X射线衍射法对一系列形变后的奥氏体不锈钢样品进行研究,采用Rietveld全谱拟合法对各物相含量进行分析,并与传统的直接对比法、K值法进行比较,该法能最大限度克服传统方法的缺点。分析结果显示:304L奥氏体不锈钢形变过程中会发生α′和ε马氏体相变,且低温形变会加速奥氏体不锈钢中奥氏体相向马氏体相的转变。     

ZrC/奥氏体相界面形变诱导铁素体相变超细化机理

利用Gleeble-1500热模拟试验机进行单轴热压缩实验,研究了含ZrC粒子的低碳钢在形变诱导相变过程中ZrC粒子对铁素体晶粒细化的影响及铁素体形核的基本特性.结果表明:一定粒径和体积分数的ZrC粒子弥散分布于基体相中时,能够阻碍位错的运动,形成集中形变区,加速形变诱导相变的进程,因而提高铁素体形核率,导致铁素体晶粒细化;ZrC/奥氏体相界面上形变诱导铁素体相变具有形核位置不饱和性、新生α相超细晶的特点;在应变条件下,铁素体晶粒在〈111〉方向择优取向,晶粒内部存在一定量的小角度晶界,由于铁素体动态再结晶的发生,组织进一步细化.ZrC/奥氏体相界面铁素体晶粒的超细化机理是形变诱导相变、铁素体动态再结晶及ZrC粒子弥散强化三者同时作用的结果.     

激光选区熔化316L不锈钢凝固特征与微观组织结构

对不同工艺参数下激光选区熔化(Selective Laser Melting, SLM)成形316L不锈钢微观组织结构进行表征,研究不同工艺参数下SLM成形316L不锈钢微观组织结构演化规律、单熔化道凝固特性。结果表明,SLM成形316L不锈钢具有跨尺度、非均质凝固组织特征,包括微米尺度柱状晶粒、小角晶界、熔池界面和纳米尺度亚结构。单熔化道的稳定成形是三维块体成形的基础,熔化道稳定性由激光工艺参数与金属粉体物理特性共同决定。不同的激光工艺参数显著影响SLM成形316L不锈钢微观组织结构,通过改变激光参数可实现微观组织结构的调控,在不同的激光逐层旋转角度下,SLM成形316L不锈钢晶粒尺寸随着扫描间距的增大而增大。强制定向热流使得外延生长机制主导凝固晶粒的生长,在不同的激光工艺参数下,沿增材方向的柱状晶粒形貌普遍存在。     

强流脉冲电子束表面处理对不锈钢316L耐蚀性能的影响

利用"Nadezhda-2"型强流脉冲电子束装置,以奥氏体不锈钢316L为实验材料,分别通过金相显微镜、X射线衍射、电子探针及电化学腐蚀仪等手段对处理后的样品进行组织分析和性能测试.结果表明,处理材料表层微晶粒尺寸明显细化(纳米化),同时形成显著的(111)晶面择优取向,表面层成分分布趋于均匀.上述脉冲强流电子束轰击诱发的材料组织、结构及成分分布变化构成不锈钢316L耐蚀性能提高的主要原因.     

P91热轧无缝钢管的TMCP模拟

基于无缝钢管PQF工艺并结合其动态相变规律研究结果,制定P91热轧无缝钢管TMCP,使用Gleeble1500-D热模拟试验机对P91钢进行TMCP穿孔、连轧及定径热变形模拟,使用SEM和TEM观察变形各阶段的精细组织结构,分析P91钢管在TMCP条件下的微观组织遗传规律,研究了形变奥氏体的细化、强化及其马氏体相变行为。结果表明：对于P91钢管,采用TMCP,穿孔及连轧真应变达1.8的高温大变形易实现再结晶、细化形变奥氏体晶粒,990℃低温定径变形累积强化形变奥氏体、诱导马氏体相变,结合1℃/s的控制冷却得到了细化至0.1~0.5 μm的马氏体板条。还发现,板条内的亚结构为2~20 nm的微细孪晶及高密度位错,析出了20 nm×100 nm的(Cr,Fe,Mo)₂₃C₆纳米级碳化物。这种组织特征遗传了P91钢管TMCP细晶强化、析出强化及相变强化效果,大大提高了P91钢管的力学性能,并由实际生产验证了P91钢管TMCP的可行性。     

液氮电脉冲处理超细晶316L不锈钢的低温拉伸性能

在液氮环境用电脉冲(EPT)工艺优化冷轧316L奥氏体不锈钢的微观组织和力学性能，研究了电脉冲处理后样品的室温和低温拉伸性能及其变形机制。结果表明：液氮电脉冲处理后的冷轧316L不锈钢可得到再结晶组织。输入电脉冲的能量不同，其再结晶比例也不同, EPT-7.5LN样品可产生完全再结晶组织。在不同温度下电脉冲处理样品的拉伸实验结果表明，在77 K的拉伸强度-塑性匹配远比在293 K时的高。透射电镜的表征结果表明，样品在293 K的拉伸变形机制以位错和变形孪晶为主，在77 K的拉伸变形时则发生了大量形变诱导马氏体相变。正是大量的马氏体相变及其随后的位错滑移变形使材料的加工硬化能力显著提高，从而使其塑性增强。进一步分析表明，产生变形机制差异的主要原因是，在低温下这种材料的层错能显著降低。     

0Cr18Ni9Ti钢焊接接头表面纳米化及接头抗H2S应力腐蚀性能的研究

为了提高不锈钢焊接接头的组织均匀性及其抗H2S应力腐蚀性能,采用超音速颗粒轰击(Supersonic Particles Bombarding缩写为(SSPB))技术对0Cr18Ni9Ti不锈钢焊接接头表面进行处理,利用金相显微镜和透射电镜对材料表面的微观组织进行了分析.利用X射线应力衍射仪对纳米化后的式样进行残余应力分析,抗硫化氢应力腐蚀试验按照GB4157-84标准执行.结果表明,经超音速颗粒轰击处理可以使样品表层晶粒细化至纳米量级,表层晶粒尺寸平均为10.4 nm,而且表层组织得到均一化.试验证实抗H2S应力腐蚀性能得到显著提高.     

冲击强化对304奥氏体不锈钢拉伸性能的影响

选用304奥氏体不锈钢进行喷丸强化和表面机械研磨等硬球冲击强化。采用X射线衍射和透射电子显微分析技术测定304奥氏体不锈钢冲击强化形成的微观组织结构变化,并进行室温下的拉伸实验,研究冲击强化对微观组织与拉伸性能的影响。结果表明:冲击强化导致奥氏体转变为马氏体,而且表层晶粒明显细化,这提高了屈服强度和抗拉强度等拉伸性能。     

激光冲击强化对300M钢微观组织和力学性能的影响

采用激光冲击强化(LSP)技术在300M钢表层制备梯度纳米结构,并借助三维表面形貌仪、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪及拉伸试验机对300M钢不同脉冲能量LSP处理后的微观组织演变和力学性能变化进行表征。结果表明,300M钢经LSP处理后表层形成梯度纳米结构,随着脉冲能量的增加,表层晶粒尺寸从15 nm(3J)细化至10 nm(7J)左右,晶粒出现非晶化;同时,次表层组织中形成了大量位错缠结及形变孪晶等亚结构缺陷,且随着脉冲能量的增加位错密度急剧增高,同时形变孪晶数量也随之增多。LSP后300M钢表层纳米压痕硬度得到显著提高,且随着脉冲能量的增加而增加;强度和塑性得到一定程度的改善,断口形貌由典型的韧性断裂转变为韧-脆混合型断裂。     

应变速率对低温拉伸316LN奥氏体不锈钢微观组织和力学性能的影响

以两种应变速率(5×10~(-4)s~(-1)和1×10~(-2)s~(-1),分别代表慢速拉伸和快速拉伸)对316LN奥氏体不锈钢板状试样进行低温(-40℃)单轴拉伸实验,借助金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及三维形貌轮廓仪分析了拉伸变形过程中的微观组织演变和力学性能变化规律。结果表明,316LN奥氏体不锈钢在低温拉伸条件下发生形变诱导马氏体相变,且马氏体转变量随着应变速率的增加而减少;屈服强度随着应变速率的增加而升高,抗拉强度和延伸率则随着应变速率的增加而降低;拉伸断口形貌均呈现出典型的韧性断裂特征。变形组织均以位错缠结和T-M(Twin-matrix)层片状组织为主,随着应变速率的增加,位错缠结程度加剧,T-M层片状组织的层片间距减小。     

变形方式对含ZrC粒子20Mn2钢晶粒细化的影响

研究了恒温压缩与降温轧制对含ZrC粒子20Mn2钢晶粒细化的影响.结果表明,在奥氏体再结晶温度区间(1150℃、1050℃)和形变诱导铁素体相变温度区间(950℃、900℃、870℃、850℃),20Mn2钢的晶粒尺寸均能细化至3～4μm;在1150～870℃的降温轧制中,20Mn2钢的晶粒尺寸细化至1～3μm.分析表明,由于ZrC粒子的形变核心和再结晶核心的作用,含ZrC粒子的20Mn2钢在高温下(1150℃、1050℃)和较低温度下(950℃、900℃、870℃、850℃),变形的晶粒组织分别因奥氏体再结晶和形变诱导铁素体相变及其再结晶而得到细化;在降温轧制时,由于综合了高温奥氏体再结晶和低温形变诱导铁素体相变及其再结晶的细化晶粒效应,而最终获得的晶粒尺寸比恒温变形的更小.     

应用纳米压痕技术研究表面纳米化后316L不锈钢力学性能

316L不锈钢经表面纳米化(SNC)处理后,表面形成一层纳米层。样品表面晶粒细化至纳米级大约12nm左右,随着深度的增加,晶粒尺寸逐渐增大。该文应用纳米压痕技术分析了纳米层力学性能,结果表明:纳米层的纳米硬度和弹性模量分别为6.05GPa和227GPa,是基体硬度和弹性模量的1.4倍和1.2倍。随距表面距离的增加而降低,并逐步趋近于一个稳定值。同时测得纳米层的应变硬化指数为0.44为基体的1.5倍。     

超音速微粒轰击对TC11钛合金组织和疲劳性能的影响

采用超音速微粒轰击(SFPB)技术对层片组织的TC11钛合金进行表面纳米化处理,对比研究了表面纳米化处理前、后TC11钛合金的室温高周疲劳行为;借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对比分析了高周疲劳断口及断口附近的微观组织形貌.结果表明:经SFPB处理后在钛合金表层产生了30～50μm厚的纳米层,纳米晶尺寸在5～15 nm左右;疲劳性能得到明显提高,在相同应力级别下的疲劳寿命提高了约8～10倍,疲劳条带宽度变窄,且随着加载级别的降低,疲劳寿命提高的倍数逐渐增加;SFPB前、后疲劳断口均由疲劳源区、裂纹扩展区、瞬断区三部分组成,但SFPB处理后的疲劳源由处理前的表层移至次表层;SFPB处理态试样疲劳加载后表层组织仍为纳米量级,但次表层组织中出现大量的形变孪晶、位错缠结以及少量的形变诱导马氏体组织.     

基于磁性测定法研究奥氏体不锈钢波纹管的形变马氏体含量

根据形变诱发马氏体磁性的变化,针对SUS304和SUS316L奥氏体不锈钢分步机械胀压成型波纹管以及未经固溶处理与经固溶处理SUS304奥氏体不锈钢液压成型波纹管,采用MP30E—S型铁素体测定仪定量测定了波纹管母材区及焊缝区的形变马氏体含量。结果表明：形变马氏体含量的大小与波纹管材料、相对变形量以及热处理状态等均有很大关系;在相同变形量条件下SUS316L不锈钢的形变马氏体含量比SUS304不锈钢要小得多;相对变形量越大,形变马氏体含量也越大,且波峰处的形变马氏体含量较波谷处的要大得多;与未固溶处理波纹管相比,经固溶处理后波纹管的形变马氏体含量显著减小。     

强流脉冲电子束辐照YG10硬质合金表层组织及磨损性能研究

利用强流脉冲电子束(HCPEB)进行YG10硬质合金表面辐照处理。通过金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射方法分析表层显微组织演变,并测量样品表面显微硬度和磨损性能变化规律。分析表明,HCPEB辐照引发YG10样品表层快速熔凝,原始微米尺寸的WC晶粒转变为纳米细化组织,Co粘结相消失,表面产生网状微裂纹,改性层(厚度约1.5μm)中的WC逐步转化为WC_(1-x)相,同时伴随纳米碳粒子、W_2C相的析出和重新分布过程。样品表面显微硬度随脉冲次数增加呈线性提高,由原始的1735.8 Hv增加到35次脉冲的3128.5 Hv。6次脉冲处理样品的耐磨性能最佳,磨损率降为原始样品的40%,表层纳米细化组织和弥散碳粒子析出是耐磨性能改善的主要原因。