强流脉冲电子束作用下镍基高温合金GH4169的微观结构及腐蚀性能

利用强流脉冲电子束（High current pulsed electron beam,HCPEB）技术对镍基高温合金GH4169进行表面处理,利用X射线衍射仪（X-ray diffraction,XRD）、扫描电子显微镜（Scanning electron microscope,SEM）和透射电子显微镜（Transmission electron microscopy,TEM）对HCPEB诱发的微观结构进行详细的表征,并考察HCPEB辐照处理后样品表面的腐蚀性能。试验结果表明,HCPEB辐照后GH4169合金表面发生熔化并形成熔坑,熔坑密度随辐照次数的增加而降低,尺寸较大的第二相颗粒等可随着熔坑的喷发而清除,进而实现表面净化。HCPEB辐照后GH4169合金表面形成3~5μm厚的重熔层,重熔层内部以尺寸在100 nm左右的纳米晶为主,HCPEB辐照还可在表层诱发强烈的塑性变形,形成高密度的位错及变形孪晶等变形结构。HCPEB辐照显著地改善了GH4169合金的耐蚀性能,腐蚀性能的改善主要归因于表面净化效应以及表层纳米重熔层和高密度的晶体缺陷的形成,这些微观结构促进了表层钝化膜的形成,起到保护基体的作用。

强流脉冲电子束轰击作用下3Cr13不锈钢的微观结构及性能

利用强流脉冲电子束(HCPEB)装置对3Cr13马氏体不锈钢进行表面辐照处理,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对辐照前后样品的微观结构进行详细的表征,并考查了HCPEB辐照处理后样品表面的力学性能和腐蚀性能。试验结果表明:HCPEB处理后样品表面发生熔化,形成了深度约为4μm的表面重熔层,重熔层由奥氏体纳米晶和分布于交叉晶界的细小碳化物颗粒组成。处理后样品表面硬度显著提高。此外,电化学试验结果表明HCPEB辐照处理后3Cr13不锈钢表面的抗腐蚀性能也得到明显的改善。过饱和纳米奥氏体重熔层的形成是材料表面综合性能改善的根本原因。

固溶态Mg-Gd-Y-Nd合金强流脉冲电子束表面改性

利用强流脉冲电子束(HCPEB)对固溶态Mg-Gd-Y-Nd合金进行表面辐照处理。利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)对辐照前后样品的微观结构进行表征,并考察了HCPEB辐照处理后样品表面的显微硬度和腐蚀性能。实验结果表明:HCPEB处理后样品表面发生重熔并形成表面熔坑,随着脉冲次数的增加,熔坑密度逐渐减小;HCPEB处理后样品表面显微硬度显著提高。此外,电化学实验结果表明HCPEB表面处理后Mg-Gd-Y-Nd合金表面的抗腐蚀性能也得到明显的改善。表层晶粒细化、重熔层的形成和稀土元素的固溶强化效应是硬度提高和腐蚀性能改善的主要原因。

强流脉冲电子束作用下金属锆的微观结构与应力状态

利用强流脉冲电子束(HCPEB)技术对金属纯锆进行表面处理,采用X射线衍射,扫描电子显微镜及透射电子显微镜详细分析了辐照诱发的表层微观结构和缺陷.X射线分析结果表明,HCPEB辐照后在材料表层诱发幅值为GPa量级的压应力,并形成{0002},{10■2},{11■0}及{10■3}织构.表层微观结构观察表明,与其他金属材料不同,HCPEB辐照在材料表层诱发的熔坑数量极少,多次轰击甚至几乎没有表面熔坑的形成.此外,在快速的加热和冷却状态下,在表面熔化层形成大量的超细晶粒结构,同时诱发马氏体相变和强烈的塑性变形.1次HCPEB辐照后表层内形成的变形微结构以位错为主,孪晶数量较少;5次辐照样品的位错密度迅速增高,孪晶数量也显著增加;10次辐照后样品中的变形微结构以变形孪晶为主,且出现二次孪晶现象.表层晶粒内部变形的晶体学特征不仅决定了表层的织构演化行为,而且还起到细化晶粒的作用,为纯锆及锆合金表面强化提供了一条有效的途径.

强流脉冲电子束辐照诱发纯钼表面的损伤效应及结构缺陷

利用强流脉冲电子束(HCPEB)装置对纯钼表面进行辐照处理,并利用X射线衍射仪,扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)详细分析了辐照表面的微观结构和损伤效应.1次HCPEB辐照后,纯钼表层积聚了极大的残余应力,多次辐照后表面未融化区域出现大量绝热剪切带,且局部区域发生开裂.微观结构分析显示,辐照后材料表面形成发散状的位错组态和大量空位簇缺陷;绝热剪切带内部是尺寸为1μm左右等轴状的再结晶晶粒.剪切带造成的材料表面局部软化以及间隙原子偏聚于晶界是材料发生开裂的主要原因.另外,表面熔化区域可形成尺寸为20 nm左右的纳米晶.