超声纳米晶表面改性对选区激光熔化316L不锈钢微观结构和力学性能的影响

目的改善选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)316L不锈钢的表面完整性和力学性能。方法采用超声纳米晶表面改性(Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification,UNSM)这一新兴表面塑性变形方法对SLM 316L不锈钢进行超声冲击强化,利用维氏硬度计、扫描电镜、白光干涉仪、EBSD、XRD等对处理前后材料的表面完整性、微观组织演变和塑性变形行为进行表征和分析。结果经过UNSM处理后,SLM 316L不锈钢的微观缺陷明显减少,初始未熔合孔隙发生闭合,表面粗糙度Ra由5.374μm降至0.510μm,表面硬度从230HV增至461.16HV;同时,材料表层发生了剧烈的塑性变形,形变诱导材料微观组织从γ相向α相转变,微观结构由初始不规则柱状粗晶转变为等轴状细晶。从EBSD表征结果可知,在材料表面形成了深度约为20μm的梯度纳米晶,材料内部存在明显的不均匀变形;与初始SLM试样相比,通过UNSM处理在材料表面引入了最大为932 MPa的残余压应力。结论超声纳米晶表面改性能够显著改善SLM 316L不锈钢的表面完整性,形成较深的晶粒细化层和残余应力硬化层,从而有效提高其耐腐蚀性和疲劳抗性,是一项有前景的SLM后处理技术。

回转筒内沙石物料混合均匀性的数值模拟

采用离散单元法对回转筒内沙石物料的混合均匀性进行数值模拟研究,并选取回转筒转速、直径、提升条个数和石子填充率作为影响因素,分别设立3个水平,进行回转筒内物料混合的正交模拟,旨在对各因素的敏感性影响程度进行分析。基于试验结果选择物料混合时间和颗粒接触数率作为试验指标,对四个因素进行极差分析和方差分析。结果表明,回转筒转速、直径和石子填充率对物料混合时间的影响显著,提升条个数对混合时间的影响不显著;石子填充率、回转筒转速和提升条个数对物料混合后颗粒接触数率的影响显著,回转筒直径对物料混合后颗粒接触数率的影响不显著。