超音速微粒轰击诱导表面纳米化对TC11钛合金组织和力学性能的影响

采用超音速微粒轰击(SFPB)表面纳米化技术,在TC11钛合金表层构筑了一定层深的梯度纳米结构,研究了SFPB气体压力对TC11钛合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,在低气体压力(0.5 MPa)下,形成了25 μm厚的严重塑性变形层,表层晶粒细化至纳米量级(17.7 nm)。随着气体压力的增大,表层纳米晶尺寸降低,严重塑性变形(SPD)层增大,在高气体压力(1.5 MPa)下,表层纳米晶尺寸和严重塑性变形层深度分别为9.4 nm和51 μm。随着SFPB气体压力的增大,表层显微硬度及硬化层深度逐渐增加,屈服强度、抗拉强度显著增加,而伸长率变化不大,断口形貌从典型的韧性断裂向韧-脆性混合断裂转变。     

超音速微粒轰击45钢表面纳米化的研究

采用超音速微粒轰击技术(SFPB)对由铁素体和珠光体组成的45钢进行表面纳米化处理,在材料表面制备了纳米结构表层,利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等分析技术研究了表面纳米结构层不同深度的微观组织结构特征.研究表明:经SFPB处理后,材料表层发生了严重的塑性变形,形成了由铁素体和渗碳体组成的纳米结构层;随着处理时间的增加纳米结构层的厚度由几微米增加到15 μm(晶粒尺寸＜100 nm);在材料的最表层形成了晶粒尺寸约15 nm的具有随机取向的等轴晶,纳米晶粒尺寸随着距表面距离的增加增大;在距表面约为15 μm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;在约30 μm处,大量的高密度位错墙分别将铁素体相和珠光体相分割成尺寸在200～500 nm的胞状结构.分析表明45钢表面纳米化主要是位错运动的结果.     

超音速微粒轰击38CrSi钢表面纳米化的研究

采用超音速微粒轰击技术(Supersonic Fine Particles Bombarding,SFPB)对调质态合金钢38CrSi进行表面纳米化处理;利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等分析技术研究不同工艺条件下表面纳米化层的微观组织结构特征.结果表明:经SFPB处理后,材料表层组织严重细化,并形成了纳米结构层(晶粒尺寸＜100nm),随处理时间的延长,最表面纳米晶的尺寸变化不大,纳米结构层的厚度有所增加;当处理时间为240s时,在最表面层形成了平均晶粒尺寸约为16nm的具有随机取向的等轴纳米晶.纳米结构层的晶粒尺寸随着距表面距离的增加而增大.在距表面约25μm处,存在着大量的由位错线和高密度的位错缠结分割的胞块,尺寸为80～100nm;分析表明位错运动是表面纳米化的主要原因.     

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.     

超音速微粒轰击粘结层对热障涂层抗氧化性能的影响

较长时间高温氧化,会使金属粘结层与热生长氧化物界面处贫铝,造成热喷涂陶瓷层失效.对金属粘结层进行超音速微粒轰击,可以增加铝扩散的浓度梯度,提高热障涂层的抗氧化能力.采用等离子喷涂(APS)在镍基高温合金GH99上制备了热障涂层,并对粘结层进行了超音速微粒轰击处理,研究了该处理工艺对粘结层显微结构及高温氧化行为的影响.结果表明:APS热障涂层经1 050 ℃、96 h氧化后.热生长氧化物层产生大量非保护性混合氧化物;超音速微粒轰击工艺使粘结层表层区域产生大量位错等缺陷,涂层经1 050 ℃、3 h氧化后进入稳态氧化期,同时出现Al在粘结层表层的富集,经1 050 ℃、196 h氧化后粘结层无加速氧化趋势,热障涂层的抗高温氧化性能得到提高.     

机械研磨金属表面纳米化的研究进展

在表面机械处理(SMAT)方式下,材料表面可以通过强烈塑性变形而实现纳米化,获得表面为纳米晶、晶粒尺寸沿厚度方向逐渐增大的梯度结构。表面纳米化可以使材料表面硬度提高且整体力学性能得到改善。同时材料表面活性得到极大地提高,为进一步化学处理提供良好的条件。从SMAT的基本原理、制备技术、纳米化机理、结构性能和化学处理等方面介绍了表面机械纳米化研究工作已取得的进展。     

工程金属材料的表面纳米化技术（二）

在表面机械处理方式下，材料表面可以通过强烈塑性变形而实现纳米化，获得表面为纳米晶、晶粒尺寸沿厚度方向逐渐增大的梯度结构。表面纳米化（SNC）技术一方面能为研究形变诱发的纳米化过程和宽尺寸范围内（从微米到纳米量级）结构与性能的关系提供思路，制备理想样品；另一方面能通过纳米化显著地提高金属材料的性能，因此可望在工业上取得实际应用。文章从基本原理、制备技术、结构、性能和化学处理等方面介绍表面纳米化研究工作已取得的进展。     

纳米微粒表面修饰的研究进展

本文综述了近年来纳米微粒表面修饰的研究进展情况 ,并对纳米微粒表面改性的各种方法及其特点、修饰机理进行了归纳和分析。     

表面纳米化对金属材料耐磨性的影响

材料的磨损起源于表面,金属材料的摩擦磨损性能与表面结构密切相关。利用表面纳米化(Surface nanocrystallization)技术可以在金属材料的表面制备出一定厚度的纳米结构表层,从而大大提高金属的耐磨性。结合国内外学者的研究报道,综述了表面纳米化在金属耐磨性方面的影响,讨论了表面纳米化方法与机理以及表面纳米化影响耐磨性的因素,简述了应用表面纳米化技术改善各种金属材料耐磨性的研究和实用成果,最后进行了总结和展望。     

工程金属材料的表面纳米化技术(一)

在表面机械处理方式下,材料表面可以通过强烈塑性变形而实现纳米化,获得表面为纳米晶、晶粒尺寸沿厚度方向逐渐增大的梯度结构。表面纳米4E（SNC）技术一方面能为研究形变诱发的纳米化过程和宽尺寸范围内（从微米到纳米量级）结构与性能的关系提供思路,制备理想样品;另一方面能通过纳米化显著地提高金属材料的性能,因此可望在工业上取得实际应用。文章从基本原理、制备技术、结构、性能和化学处理等方面介绍表面纳米化研究工作已取得的进展。     

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.     

超细金属粒子表面有机包覆改性

综述了超细粒子有机包覆的形成机理,对近年来研究较多的金属铝、银、金、铜、锌超细粒子有机包覆工艺进行了总结,并提出了超细金属粒子有机包覆改性中存在的一些问题和解决新途径.     

表面纳米化材料横截面透射电镜试样的制备

通过严重塑性变形法得到的表面纳米化材料,由于近表层有较高的残余应力,其横截面透射电镜试样的制备比一般的电镜试样困难。介绍了一种机械预减薄后,用Teflon板夹持试样与铜环进行树脂的热固化,再直接用离子减薄的制样方法。对表面纳米化后TCA钛合金的横截面试样制备结果表明,该方法避免了试样弯曲变形,可以得到适合于透射电镜观察的横截面试样。     

细颗粒添加组分流态化研究进展

介绍了细颗粒聚团流态化的类型;从添加组分的种类、添加量以及粒径大小3个方面,综述了近些年来国内外研究者对细颗粒添加组分流态化的研究进展,进一步阐述了细颗粒中添加磁性大颗粒后在外加磁场作用下的流化性能的研究情况,重点指出了细颗粒添加组分流态化研究中存在的问题和发展方向,提出应开展细颗粒聚团与其添加颗粒之间的相互作用机理的研究,以得出定量的关系,从而为工业应用提供理论依据。