超声冲击纳米化的研究现状与进展

首先介绍了超声冲击金属表面致纳米化的原理、强塑性变形诱导形成纳米晶的机理及纳米晶尺寸和晶粒取向的分析手段,然后结合表面静压力、振幅、单位面积冲击次数等参数变化,总结了超声冲击对金属硬度、粗糙度、残余应力及疲劳性能的影响。超声冲击后,材料表面硬度会大幅提升,表面形貌规则且平整度得到改善。超声冲击诱导产生的纳米晶和残余压应力对提高材料疲劳强度有积极作用。统计认为,超声冲击表面强化对弯曲疲劳试件疲劳性能的提升更大,且试件10^7周次以上的疲劳极限在(0.50~0.65)σb内。对于处理后产生相变的材料,硬度和强度更高的相甚至能将表层硬度和疲劳极限提高到2倍。最后,综合阐述了超声冲击表面强化与等离子氮化、TiN生物覆膜、常规喷丸及激光喷丸等复合处理方式对材料性能的影响,并提出了基于超声冲击纳米化进行混合表面处理需注意的事项:工艺参数和处理顺序要恰当;考虑环境腐蚀时,要对纳米表面进行二次保护,从而提高材料的综合性能;纯机械方式复合处理要根据技术特点来筛选。