ST12钢高能喷丸后表面等离子渗钛

采用高能喷丸方法,在ST12钢表面获得一定厚度的纳米晶层。喷丸处理后的样品在温度500℃,保温时间为3 h下进行等离子渗钛处理,可以获得一定厚度的渗钛层。运用光学显微镜,扫描电镜,X射线衍射分析和电化学测试系统等测试技术对纳米晶层、渗钛层的组织结构、显微硬度与耐腐蚀性等进行了研究。结果表明,采用高能喷丸法,在ST12钢表面获得一定厚度的纳米晶层。高能喷丸处理可以显著地降低等离子渗钛的温度。渗钛处理后的ST12钢,其显微硬度和耐腐蚀性能得到了提高。     

高能喷丸处理后TC17合金表层显微硬度预测模型（英文）

通过高能喷丸对TC17合金进行表面处理,喷丸空气压力为0.35～0.55 MPa,喷丸时间为15～60 min。测量了TC17合金高能喷丸处理后最表层至基体的显微硬度。测量结果表明,显微硬度随深度的增大而逐渐减小,且不同深度处显微硬度随空气压力与喷丸时间的变化各不相同。建立了TC17合金高能喷丸处理后表层显微硬度的模糊神经网络模型。借助该模型,显微硬度的预测值与测量值的最大相对误差为8.5%,平均误差为3.2%。基于模糊神经网络模型,研究了空气压力与喷丸时间对TC17合金高能喷丸处理后不同深度处显微硬度的影响。结果表明,细化层的脱落与连续的晶粒细化作用之间有显著的交互作用。     

喷丸时间对GH4169合金表层组织及性能的影响

利用2mm不锈钢弹丸对GH4169合金表面进行高能喷丸处理,研究喷丸时间对合金表面形貌、表层显微组织、表面粗糙度和显微硬度的影响。结果表明,随着喷丸时间延长,喷丸作用层厚度、显微硬度、表面粗糙度都随之增加;当喷丸时间为10min时,GH4169合金的喷丸作用层厚190μm,表层显微硬度(HV)为389,较原始试样提高了35%。     

医用钛合金表面纳米化组织与性能研究

针对近β型TLM钛合金试样表面进行了不同时间的高能喷丸处理,采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及显微硬度仪等对不同喷丸处理后的试样进行了组织观察和性能测试。研究发现,在喷丸的近表层发生了纳米化,形成了一定厚度的纳米晶层。喷丸处理时间越长,最表层的平均晶粒尺寸越小,晶粒尺寸沿着厚度方向有梯度变化,距喷丸表面越远,晶粒尺寸就会越大。同时纳米晶层的显微硬度相对于基体组织有大幅提高,显微硬度距表面距离越远,显微硬度越低,硬度的提升主要是由于表面晶粒细晶强化的作用所致。     

Al-Zn-Mg合金的表面纳米晶化及其热稳定性研究

利用高能喷丸技术在Al-Zn-Mg合金上制备出纳米晶结构表层,利用X-射线衍射仪、光学显微镜和透射电子显微镜研究由表层沿厚度方向的结构变化特征,并对纳米晶层的热稳定性进行分析.结果表明:高能喷丸处理后,在样品表层获得了等轴、随机取向的纳米晶粒,平均晶粒尺寸约为20nm:晶粒细化遵循逐渐细分原则;动态再结晶可能导致纳米晶粒组织最终形成;高应变量和应变速率及变形过程中的温升对表层纳米晶粒的形成起到了重要作用.表层纳米晶结构层在250℃真空退火后,有大量纳米级析出相析出,晶粒长至300nm左右,表现出较好的热稳定性.     

Al-Zn-Mg合金的表面纳米晶化及其热稳定性研究

利用高能喷丸技术在Al-Zn-Mg合金上制备出纳米晶结构表层，利用X-射线衍射仪、光学显微镜和透射电子显微镜研究由表层沿厚度方向的结构变化特征，并对纳米晶层的热稳定性进行分析。结果表明：高能喷丸处理后，在样品表层获得了等轴、随机取向的纳米晶粒，平均晶粒尺寸约为20nm；晶粒细化遵循逐渐细分原则；动态再结晶可能导致纳米晶粒组织最终形成；高应变量和应变速率及变形过程中的温升对表层纳米晶粒的形成起到了重要作用。表层纳米晶结构层在250℃真空退火后，有大量纳米级析出相析出，晶粒长至300nm左右，表现出较好的热稳定性。     

高能喷丸铝合金表层晶粒细化机制研究

应用TEM分析技术，详细研究了高能喷丸Al-Zn-Mg合金表层的细微结构。研究认为：Al-Zn-Mg合金表层因喷丸应变量的差别而显示出不同的微观特征。在70μm以上深度范围内，细晶粒、亚晶粒内存在大量位错缠结和位错墙；在40μm至70μm深度范围内，晶内除出现位错墙外，还出现了六角形网络位错而形成更细小的亚晶粒；在40μm至表面层中，出现了由小角度晶界的亚晶转向为大角度晶界的纳米晶。     

铝合金表面高能喷丸纳米化过程中析出相的返溶

利用HRTEM和TEM研究了Al-Zn-Mg合会高能喷丸表面纳米化过程中微观结构的演变。结果表明，经表面高能喷丸处理，样品表面形成了厚度约20μm的纳米晶层，随温度的增加，平均晶粒尺寸由约20nm逐渐增加到约100nm；随着塑性变形量的增加，η相在纳米晶区内几乎完全返溶，形成晶粒尺寸小于100nm的单相α过饱和固溶体。其原因可能是由于α固溶体的晶粒尺寸超细化而导致固溶度增加。     

喷丸尺寸对GH4169表层湿喷丸组织与性能的影响

利用湿喷丸对GH4169合金进行表面处理,研究了不同喷丸直径(1、2、4mm)对合金表面形貌、表层显微组织、表面粗糙度和显微硬度的影响。结果表明,随着喷丸直径增加,合金表面完整性降低,而喷丸作用层厚度、显微硬度、表面粗糙度都随之增加。当喷丸直径为4mm、作用时间为5min时,喷丸作用层厚度和表面显微硬度(HV)最大,分别为320μm和356。     

ITER级CuCrZr合金高能喷丸后的组织与强化机制

用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、显微硬度仪对经喷丸处理的Cu-0.8Cr-0.1Zr合金进行组织结构分析和硬化效果的测试,并在此基础上探讨了合金喷丸强化机制。结果表明,合金喷丸后在距表层300μm深度内形成了剧烈变形层和变形层两种不同变形程度的区域。其中剧烈变形层内位错密度较高,并形成位错胞亚结构和孪晶亚结构。随喷丸时间的增加,剧烈变形层晶粒尺寸可细化至80nm,表层HV硬度达到1.99GPa,较未变形试样提高1倍以上。合金的喷丸强化机制为细晶强化和应变硬化,而应变硬化的贡献大于细晶强化。     

表面喷丸强化处理对TC11钛合金疲劳性能的影响

目的改善TC11钛合金的抗疲劳性能。方法采用喷丸表面强化工艺对TC11钛合金进行了表面强化处理,研究了喷丸强化处理、喷丸+二次喷丸强化处理对TC11钛合金试样表面粗糙度、残余应力、显微组织及疲劳性能的影响。结果喷丸处理能够在试样表层引入厚度约230?m的残余压应力场,但同时导致试样表面粗糙度值增加。喷丸后进行表面二次喷丸,试样表面残余压应力值和残余压应力峰值提高,但残余压应力峰值的位置和残余压应力层的厚度变化不大。二次喷丸对试样表面起到一定程度的修复作用,使试样表面粗糙度值降低。喷丸后试样表层组织发生明显的塑性变形,晶粒变细,而喷丸+二次喷丸处理可使试样表层组织得到进一步细化。喷丸处理后,试样的疲劳强度由480 MPa提高至540 MPa,提高了12.5%,二次喷丸使试样的疲劳强度提高至570 MPa,在喷丸的基础上继续提高了5.5%。结论喷丸后对试样表面进行二次喷丸对表层残余应力场的影响不大,二次喷丸主要通过降低试样表面粗糙度值和细化试样表层组织,使试样的疲劳强度得到进一步提高。     

喷丸压力对GH3535合金表面状态及疲劳性能的影响研究

分别采用0.3MPa、0.45MPa和0.6MPa喷丸压力对GH3535高温合金表面进行喷丸。利用扫描电子显微镜（SEM）观察合金表面形貌、强化层组织结构,通过金相显微镜（OM）、维氏硬度计、X射线应力分析仪分析表层晶粒度、表层显微硬度、表层残余应力分布及X射线衍射峰半高宽。在室温条件下进行高周疲劳实验,并通过扫描电子显微镜（SEM）观察分析断口形貌特征。结果表明:GH3535合金喷丸后表层形成了晶粒细化层、硬化层和残余压应力层。且合金表面产生的晶粒细化层厚度、硬化层厚度以及残余压应力层厚度均随着喷丸压力的增加而提高。喷丸压力在0.3MPa～0.6MPa范围内,疲劳寿命受喷丸压力的影响较为敏感,且疲劳寿命随着喷丸压力的增加而提高。当喷丸压力为0.6MPa时,喷丸产生的效果最优,疲劳寿命提高了471.1%。喷丸后GH3535合金疲劳寿命的提高得益于合金表面状态的改善。     

喷丸工艺对TC4钛合金梯度纳米晶结构的作用规律

目的通过改变喷丸的压力或时间,在钛合金表面制备出剧烈塑性变形(SPD)层较厚、硬度较高的梯度纳米晶结构。方法改变喷丸压力(0.3~0.6 MPa)或喷丸时间(15~60 min),调控TC4钛合金表面梯度纳米晶结构的变形层厚度和纳米晶晶粒尺寸。利用金相显微镜观察塑性变形层截面的组织形貌,通过X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)确定喷丸表面纳米晶的晶粒尺寸,通过显微硬度计对塑性变形层的截面硬度进行研究。结果一定喷丸压力(0.6MPa)下,SPD层和总变形层厚度分别在喷丸25、30 min时达到饱和值78μm和143μm。一定喷丸时间(25 min)下,SPD层和总变形层的厚度随喷丸压力的增加而增厚,在0.4 MPa时达到饱和,分别为78μm和120μm。当SPD层厚度进入饱和阶段后,表层晶粒大小和硬度强化程度都趋于稳定;在0.6 MPa下,当表面α相细化至稳定阶段时,晶粒尺寸为30~90 nm,表面硬度提高约30%。结论喷丸SPD层及总变形层的厚度随喷丸时间的延长或喷丸压力的增大而增厚,当SPD层厚度趋于饱和后,表面晶粒尺寸和硬度强化程度都已饱和。     

DZ125定向凝固合金的喷丸工艺

针对DZ125合金开展铸钢丸喷丸强化研究,分析了多种喷丸强度、覆盖率条件下合金700℃旋弯疲劳性能、表面残余应力和硬度梯度.结果表明:随喷丸强度的增大,中值疲劳寿命估计量逐渐增大,高喷丸强度时,700℃/500 MPa中值疲劳寿命估计量是原始试样的2倍;随表面覆盖率的增大,中值疲劳寿命估计量呈现先增大后稳定的趋势,当覆...     

7050铝合金表面亚微米化及其显微硬度的研究

通过改进7050铝合金表面纳米化技术(调节喷丸压力、弹丸直径和喷丸时间)在材料表面获得亚微米晶层,利用OM、XRD、SEM等方法对亚微米结构表层进行了观察和分析。结果表明:喷丸使7050铝合金表面发生一定的塑性变形,表层亚微米晶尺寸约88 nm,显微硬度比基体提高2倍。     

Mechanical properties of strengthened surface layer in Ti–6Al–4V alloy induced by wet peening treatment

A modified surface layer was formed on Ti–6Al–4V alloy by wet peening treatment. The variations of the residual stress, nano-hardness and microstructure of the modified layer with depth from surface were studied using X-ray diffraction analysis, nano-indentation analysis, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy observations. The results show that both the compressive residual stress and hardness decrease with increasing depth, and the termination depths are 160 and 80 μm, respectively. The microstructure observation indicates that within 80 μm, the compressive residual stress and the hardness are enhanced by the co-action of the grain refinement strengthening and dislocation strengthening. Within 80–160 μm, the compressive residual stress mainly derives from the dislocation strengthening. The strengthened layer in Ti–6Al–4V alloy after wet peening treatment was quantitatively analyzed by a revised equation with respect to a relation between hardness and yield strength.     

喷丸预处理对Ti6Al4V合金低温等离子体氮化的影响

为改善钛合金表面耐磨性能,同时达到防止薄壁零部件变形和节约能源的目的,以Ti6Al4V钛合金为对象,研究了喷丸强化预处理对钛合金低温渗氮层及耐磨性的改善作用。结果表明,喷丸强化预处理能够有效促进钛合金表面低温离子渗氮过程,在500 ℃低温渗氮试验条件下,随着喷丸预处理强度的增大,钛合金渗氮效率逐步提高,渗氮层的表面硬度、承载能力和表观韧性逐步增加,使得渗氮层的耐磨性能逐步提高。当喷丸预处理强度增加到0.25 mmA时,Ti6Al4V钛合金渗氮层的表面硬度比单纯渗氮处理试样提高32.7%,磨损率降低42.3%,使钛合金基体的磨损率降低70.5%,较好地实现了喷丸预处理促进钛合金低温离子渗氮的目标。     

基于位错密度理论的喷丸强化诱导7050铝合金组织细化数值模拟

7050铝合金喷丸过程中微观组织演变机理及纳米化结构与工艺参数的关系还没有得到广泛研究。基于位错密度理论对喷丸强化诱导7050铝合金表层晶粒细化进行研究。利用有限元方法模拟7050铝合金受单个和多个喷丸冲击过程,建立将喷丸强化的有限元模型与累积塑性应变引起的位错密度演化模型相结合的混合数值模型,并利用遗传算法得到混合模型的数值参数,用以预测喷丸强化层的位错密度和晶粒尺寸梯度分布,为研究喷丸强化7050铝合金的组织结构强化机理提供依据。建立喷丸尺寸、速度和覆盖率等工艺参数与强化层内晶粒细化结构的物理联系和数量关系。结果表明,从单个喷丸冲击到大量随机喷丸冲击过程都会在强化层内产生显著的晶粒细化;强化层内位错密度增加、晶粒细化的程度以及强化影响深度随着喷丸覆盖率、速度、尺寸的增加而增加;较高的喷丸覆盖率和强度可生成纳米级晶粒结构表面层。综合运用JC本构有限元模拟、四阶五级RKF算法解方程、遗传算法优化调参、概率约束方法控制随机喷丸以及VUMAT子程序定义本构关系,实现7050铝合金喷丸强化微宏观联系的定量研究,可为设计7050铝合金喷丸工艺参数获得所需纳米结构提供理论依据。     

高能喷丸参数对304不锈钢表面性能的影响

采用气动喷丸方式,研究喷丸压力和喷丸时间等工艺参数对304不锈钢表面性能的影响。用X射线衍射方法检测了试样表层的晶粒尺寸和相组成,用显微硬度计测量了试样表层的显微硬度。结果表明,304不锈钢板经高能喷丸处理后,表层晶粒明显细化,达到纳米级,喷丸压力越大,晶粒越小;表层组织发生了应变诱导马氏体相变。随着喷丸压力增加,马氏体相逐渐增多,奥氏体相减少;喷丸处理后表层硬度显著提高,显微硬度值是未处理试样的2倍多;在5～15 min范围内,喷丸时间对试样表面性能影响不大。通过对弹丸粒子的运动分析,得到喷丸的能量主要与喷丸压力,弹丸密度、直径以及喷丸距离等参数有关,随着弹丸动能增大,表层晶粒逐渐减小,晶格畸变增加。