低碳钢表面纳米化处理及结构特征

采用表面机械研磨技术在低碳钢上制备出纳米结构表层，利用X射线衍射和电子显微分析研究表层的结构特征，并对厚度沿厚度方向的变化进行分析，结果表明，经过表面机械研磨处理后，样品表层的晶粒可细化至纳米量级，表面纳米晶层的厚度约为40μm，平均晶粒尺寸由10nm，逐渐增加到100nm，在距表面约40－80μm的深度为亚微晶层，平均晶粒尺寸进一步增至1000nm,与样品的心部相比，表层的硬度显著提高。     

表面纳米化对低碳钢擦磨损性能的影响

用表面机械碱研磨对低碳钢板材进行表面处理,经X射线衍射及透射电镜分析表明,处理后的样品上已形成了纳米结构表层,用往复式摩擦实验机研究了处理后样品的摩擦磨损性能。结果表明其摩擦系数较未处理样品明显降低,其磨损量在低载荷及中等载荷作用下也较未处理样品降低,磨痕形貌的扫描电镜观察表明,表面纳米化能减弱低碳钢的疲劳磨损效应,提高材料的摩擦磨损性能。     

表面纳米化低碳钢电化学行为尺寸效应

利用超声喷丸技术制备了表面纳米化低碳钢.结构分析表明,最表层低碳钢的晶粒尺 度在20nm左右,随着向基体方向靠近,纳米层晶粒尺度逐渐增加.对纳米低碳钢在0.05 mol /L H2SO4+0.05 mol/L Na2SO4腐蚀介质中腐蚀速度测试结果表明,纳米化后低碳钢 的腐蚀增加; 纳米低碳钢的电化学腐蚀行为存在尺寸效应.在晶粒尺度小于35 nm时,纳米 低碳钢的电化学腐蚀速度随晶粒尺度的增加而降低,当晶粒尺度高于35 nm后,晶粒尺寸对 腐蚀速度影响不大.纳米化后低碳钢的阳极反应历程不变,阳极交换电流密度提高;而阴极 反应历程改变,析氢反应容易,并由电化学步骤控制转变为由扩散步骤控制.纳米化后低碳 钢阴阳极反应同时得到促进,腐蚀速度增加.     

表面机械研磨低碳钢的纳米表层的特征与性能

运用表面机械研磨技术(SMA)合成低碳钢纳米表面层,且通过不同的技术形式来表征其表层的细微结构,并测得不同深度的硬度值.实验结果表明其显微结构沿深度方向不均匀变化.从表层到大约40μm深的区域,晶粒大小从10 nm增至100 nm;大约40～80nm深的相邻区域,晶粒大小从100nm增至1000 nm.晶粒的细化与位错的活性有关,经表面机械研磨处理后,低碳钢表层的硬度与原始试样的硬度相比得到了明显的增强,这有利于晶粒细化.     

金属材料表面纳米化的研究现状

概述金属材料表面纳米化研究的现状,包括表面纳米化的基本原理、制备方法、结构特征和功能特性,并对表面纳米化研究的发展进行展望。     

喷丸处理实现纯钛表面纳米化的研究

利用喷丸处理技术实现了工业纯钛的表面纳米化,利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对表层组织演变过程和表层晶粒纳米化的细化机理进行了研究,并用显微硬度计对表层硬度进行了测试。研究结果表明,传统表面喷丸处理后可在工业纯钛表面得到一定厚度的纳米层和剧烈塑性变形层。喷丸处理后,工业纯钛表面硬度显著提高。     

45钢表面增压喷丸纳米化及其耐磨性研究

采用增压喷丸方式对45钢进行表面处理,在材料表面制得纳米结构表层,利用SEM、TEM、XRD等方法对纳米结构表层进行了观察与分析,采用盘一销式摩擦磨损试验机研究了纳米化前后表面的磨损性能.结果表明:增压喷丸使45刚表面发生严重的塑性变形,变形厚度约30μm,表层纳米晶尺寸约65nm,硬度比基体提高2倍:在低载油润滑条件下45钢表面纳米化后表现出优异的耐磨性能.     

钛合金表面纳米化强化研究进展

钛及钛合金因具有密度小、比强度高、耐腐蚀性能好等优点,在航空航天领域得到了广泛应用.表面纳米化是在材料表面形成一层由纳米级颗粒或晶粒组成的强化层,从而改善金属材料的表面性能,具有普适性好、工艺简单等独特优势.对钛及钛合金进行表面自纳米化处理后,其表层产生了剧烈的塑性变形,在材料中形成了独特的梯度纳米结构层,分别为剧烈变形层、亚微米细晶层、粗晶应变层和基体层,表层组织结构的改变也会导致钛合金表层性能产生变化.首先,对表面涂层或沉积、表面自纳米化以及混合纳米化3种金属表面纳米化方法进行了简要概述,分析了各自优缺点以及目前存在的问题.其次,着重论述了孪晶和位错在钛合金自纳米化过程中所起的关键作用,探讨了α、α+β、β3种类型钛合金纳米化机理存在的差异,对钛合金表面纳米化机理的研究现状进行了归纳总结,在此基础上,重点介绍了表面纳米化处理对钛合金表层性能的影响,主要包括近年来关于硬度与残余应力、疲劳、腐蚀、磨损、扩散性能的影响及研究现状,并对其强化机制进行了分析.最后,归纳总结了现有钛合金表面纳米化研究存在的不足,对今后的研究工作进行了展望,并提出应将表面纳米化技术与数字化仿真技术、渗氮等工艺结合,发展数字化、复合强化技术,以期为表面纳米化技术在钛合金领域的发展研究提供有价值的参考.     

超声表面滚压纳米化技术研究现状

传统表面纳米化多采用机械处理法,利用剧烈的塑性变形(SPD)使材料表面生成高强度、高硬度的纳米层,但其表面粗糙度高且存在严重集中的应力变形.超声表面滚压(USRP)纳米技术中,滚压头按照预定路线处理材料表面,能同时改善表面粗糙度和强度、硬度.介绍了USRP表面纳米化工艺机理和工艺参数.USRP引起晶体缺陷反复湮灭与再生...     

金属材料表面纳米化研究与进展

大多数金属材料的失效都是从其表面开始的,进而影响整个材料的整体性能。研究表明,在金属材料表面制备纳米晶,实现表面纳米化,可以提升材料的表面性能,延长其使用寿命。金属材料表面纳米化是指利用反复剧烈塑性变形让表层粗晶粒逐步得到细化,材料中形成晶粒沿厚度方向呈梯度变化的纳米结构层,分别为表面无织构纳米晶层、亚微米细晶层、粗晶变形层和基体层,这种独特的梯度纳米结构对金属材料表面性能的大幅度提升效果显著。根据国内外表面纳米化的研究成果,首先对表面涂层或沉积、表面自纳米化以及混合纳米化3种金属表面纳米化方法进行了简要概述,阐述了各自优缺点,总结了表面自纳米化技术的优势,在此基础上重点分析了位错和孪晶在金属材料表面自纳米化过程中所起的关键作用,提出了金属材料表面自纳米化机制与材料结构、层错能大小有着密不可分的联系,对金属材料表面自纳米化机制的研究现状进行了归纳;阐明了表面纳米化技术在金属材料性能提升上的巨大优势,主要包括对硬度、强度、腐蚀、耐磨、疲劳等性能的改善。最后总结了现有表面强化工艺需要克服的关键技术,对未来的研究工作进行了展望,并提出将表面纳米化技术与电镀、气相沉积、粘涂、喷涂、化学热处理等...     

低碳钢表面Cr—Ni激光合金化的耐蚀性

研究了低碳钢表面Ｃｒ－Ｎｉ激光合金化工艺,并对处理后的合金层组织与性能进行了测试分析。结果表明,Ｃｒ－Ｎｉ激光合金化可获得一特殊的显微组织形态,它不但具有高的硬度,而且有着极强的耐蚀性,由于激光的作用,使低碳钢的基体也产生了一定的强化效果。     

表面机械研磨诱导AISI 304不锈钢表层纳米化Ⅱ.晶粒细化机理

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，用透射电镜(TEM)研究组织演变过程．晶粒细化机理可归纳如下：位错在{111}面上滑移并相互交割形成网格结构；单系孪晶形成并逐渐过渡到多系孪晶；多系孪晶相互交割使晶粒尺寸不断减小，并在孪晶交叉处形成了马氏体相；孪晶系增多与孪晶重复交割强度加大使得细化晶粒的尺寸进一步减小；最终在大应变量、高应变速率和多方向重复载荷的作用下，形成等轴状、取向呈随机分布的马氏体相纳米晶组织．     

低碳钢形变诱导铁素体相中碳原子的扩散与稳定性研究

利用热模拟机Gleeble-3500在温度Ae3-Ar3之间对低碳钢进行了形变诱导铁素体相变的实验研究,其应力-时间曲线表明,形变诱导铁素体相变在很短时间内转变完全,碳(C)得不到充分扩散.电子探针分析表明,诱导铁素体相中C含量远高于常规铁素体中的C含量.扫描电子显微镜分析表明,由于C含量的过饱和导致诱导铁素体是一种非稳定状态的过渡相,在回火过程中,诱导铁素体相中过饱和C将扩散逸出而最终向稳态铁素体相转变,其硬度随之降低.     

16MnR钢焊接接头表面纳米化及接头抗H2S应力腐蚀性能

采用超音速微粒轰击(Supersonic Particles Bombarding)技术对16MnR低合金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分析。结果表明，经超音速微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12．6nm，而且表层组织得到均一化。实验证实抗H2S应力腐蚀性能得到显提高。     

20G钢氢腐蚀的超声背散检测

选用20G低碳钢,经450℃和500℃,18MPa氢气中分别暴露240,480和720小时,使材料发生不同程度氢腐蚀,用背散法对氢蚀进行了超声波检测结果表明,背散法对氢蚀程度非常敏感,用杂草波平均高度与原始波高之比做为信噪比,能很好地反映氢蚀程度,论证了用背散法检测氢蚀程度的可能性.     

超音速微粒高能轰击16MnR钢表面纳米化的研究

采用冷气动力超音速微粒高能轰击技术对16MnR低合金钢表面进行处理,利用扫描电镜、透射电镜和X衍射方法对基体表面的微观形貌和结构进行分析.试验结果表明:试样经过超音速微粒轰击处理后可以使表层晶粒细化至纳米量级,平均晶粒的尺寸为14.2 nm;处理后表层主要产生压应力;处理后表层的显微硬度增加.     

高强度低碳贝氏体钢的工艺与组织细化

在超低碳贝氏体钢中，采用弛豫-析出-控制相变(RPC)技术可得到细化的中温转变组织，组织类型为细化的板条贝氏体及少量不规则粒状贝氏体或针状铁素体，与一般控轧空冷和调质处理组织比较，除细化外，所得贝氏体类型及形貌均有所不同，通过这种工艺细化的低碳贝氏体钢板其强度比控轧后空冷或轧后再加热-淬火(调质处理)钢有明显提高。在采用RPC工艺时，轧后弛豫时间长短对最终组织细化程度和形貌也有明显影响，从而造成性能有所差别，终轧后弛豫阶段形成并被应变诱导析出物钉扎的位错胞状组织或亚晶结构是细化相变组织、阻碍贝氏体生长的主要原因，冷却过程中，在贝氏体相变前形成的不规则粒状贝氏体或针状铁索体，分割了压扁的原奥氏体晶粒，同样限制了贝氏体板条柬的长度和宽度。