表面机械研磨法制备Ni+WC复合涂层的耐磨性研究

为强化TA1钛合金的组织结构并提高其耐磨损性能,采用行星式机械球磨装置,在Ni与WC 2种粉末配比分别为1∶1、2∶1、3∶1、4∶1及5∶1的5种混合型增强介质下对TA1合金进行表面机械复合强化处理,在0.05 MPa氮气气氛下,设定转速为350 r/min,时间为8 h,对TA1钛合金进行表面机械变形+固相涂层复合强化处理,这种一步法表面复合强化技术具有工艺简单、能耗少、涂层选材灵活等优势。结果显示:TA1钛合金表面形成由Ni+WC涂层+形变细晶区组成的复合强化层,涂层区厚度在40μm以上,其中Ni∶WC为3∶1时所得复合涂层内部缺陷最少,且连续均匀。在5 N、10 N载荷下Ni∶WC为3∶1摩擦系数相较于其他比例低,摩擦区间更加稳定且持续时间更长。2种载荷下磨损量均较TA1原样少,其中Ni∶WC为3∶1的强化样磨痕深度、磨损量均优异于其他4种配比,因此减摩效果最为优异。此种Ni、WC混合增强介质下表层机械复合强化工艺可大幅提升TA1钛合金表层耐磨损性。混合增强颗粒涂层具有较强的减摩效果,其磨损机制主要是磨粒磨损与氧化磨损。

液氮环境下表面机械研磨处理对纯铜的影响

使用表面机械研磨处理(surface mechanical attrition treatment,SMAT)在液氮环境中分别对退火态铜板进行30、60 s及120 s的加工处理.通过对样品进行准静态拉伸测试发现SMAT样品的屈服强度相较于退火态纯铜均提升了2-5倍,其中SMAT 60 s样品的屈服强度相比于退火态纯铜提高了211.3%,而其均匀延伸率仍可保持在24.6%.结合硬度测试和金相观察,发现处理过后的样品从表面到芯部形成了明显的梯度结构.综合结果表明在60 s SMAT处理后的样品具有最佳的强度-延展性匹配关系.

表面机械研磨诱导AISI 304不锈钢表层纳米化 Ⅰ.组织与性能

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,研究纳米化行为及其对硬度的影响。结果表明:经过SMAT后,样品表面形成了厚度约为30μm的纳米晶层,显微组织由平均晶粒尺寸约为10nm的单一马氏体相演变为尺寸稍大的双相组织;在距表面30—300μm的范围内,显微组织由以亚微米级的奥氏体多系孪晶为主逐渐演变为单系孪晶,表面纳米化是晶粒碎化与纳米尺度新相形成共同作用的结果,与心部相比,表面硬度显著提高。

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。

AZ91D镁合金表面机械研磨处理后显微结构研究

采用表面机械研磨(SMAT)技术在AZ91D镁合金上制备出纳米晶结构表层,利用X射线衍射(XRD)仪、透射电子显微镜(TEM)及高分辨透射电子显微镜(HRTEM)研究由表层沿厚度方向的组织结构变化特征。结果表明:经过表面机械研磨处理,样品表层形成了厚度约为40μm的变形层,平均晶粒尺寸由约40nm逐渐增加到约200nm。

表面机械研磨处理5182铝合金的组织和力学性能研究

5182铝合金经过表面机械研磨处理(SMAT),可以克服铝合金表面性能的不足,提高铝合金材料整体性能,延长使用寿命。采用X-射线衍射仪(XRD)及显微硬度、单轴拉伸等测试方法,研究了使用表面机械研磨处理后5182铝合金的显微组织和力学性能特征。经过SMAT处理后的5182铝合金,其表面晶粒细化至纳米级,且沿试样表面到芯部方向形成纳米梯度结构;其板材的整体硬度都有一定的提高,且沿板材试样表面到芯部方向形成了梯度下降的状态;随着表面机械研磨处理时间的增加,5182铝合金的抗拉强度和屈服强度强度也随之提升,但在一定程度上牺牲了合金的塑性。

表面机械研磨316L不锈钢诱导表层纳米化

采用表面机械研磨处理方法在316L不锈钢上制备出纳米结构表层,用X射线衍射和透射电镜研究横截面组织结构的演变过程,通过测定表层到内部的硬度变化研究纳米化对硬度的影响·结果表明:经过60min表面机械研磨处理后,在距样品表面约100μm深度形成高密度位错;随着应变量和应变速率的增加,在距样品表面约50μm深度诱发了机械孪生,形成了片层状孪晶,并相互交割细化组织;最终在样品表面形成了厚度约为20μm的纳米层,表层显微组织由晶粒尺寸为10～30nm的双相组织(马氏体和奥氏体)组成·表面纳米化是通过位错 孪晶及孪晶 孪晶相互作用实现晶粒细化·表面纳米化后,表层硬度显著提高·

纯铝表面机械研磨纳米化后的显微组织和硬度

对纯铝进行表面机械研磨处理形成纳米层,用XRD、TEM对表面纳米层进行了表征,并对沿深度方向的硬度变化进行分析。结果表明:晶粒细化后的主要微观特征是在原始晶粒内形成位错缠结、位错胞和高密度位错墙;随着应变的增加,这些位错组态逐渐演变成位错胞、亚晶、位错墙-显微带结构和层状胞块结构;随着应变和应变速率的进一步增加,晶粒细化遵循逐渐细分原则,逐渐在表面形成随机取向的纳米晶;与试样心部硬度相比,其表面硬度明显提高。

有色金属及合金表面机械研磨处理的研究进展

介绍了表面机械研磨处理(SMAT)的原理和设备,概括了有色金属及合金经SMAT处理后的组织结构特征和晶粒细化机制。综述了近年来有色金属及合金的SMAT研究进展,分析了其对有色金属及合金的拉伸性能、耐磨性能、腐蚀性能和疲劳性能的影响,展望了该技术的应用前景和发展方向。

表面机械研磨处理对X80管线钢焊接接头组织与性能的影响

采用表面机械研磨处理(SMAT)技术对X80管线钢焊接接头进行了30,60及90 min表面纳米化处理,分别采用光学显微镜、X射线衍射仪、表面粗糙度仪及显微硬度计等研究了SMAT不同时间后X80管线钢焊接接头的显微组织、晶粒尺寸、表面粗糙度及显微硬度的变化。结果表明:SMAT不同时间后均可在X80管线钢焊接接头表面获得一定厚度的塑性变形层,且随着SMAT时间的延长,塑性变形层厚度逐渐增加,实现了焊接接头的表面纳米化(组织均匀化);SMAT可以显著提高焊接接头表面的显微硬度,使显微硬度沿深度呈梯度分布;SMAT还可改善焊接接头表面粗糙度,随SMAT时间的延长表面粗糙度逐渐减小。

表面机械研磨处理对Cu-10wt%Ni合金组织及性能的影响

对Cu-10%(质量分数)Ni合金进行表面机械研磨处理,采用X射线衍射仪、光学显微镜、显微硬度测试仪等对处理不同时间样品的组织及性能进行了分析。结果表明表面机械研磨处理后,Cu-10%(质量分数)Ni合金实现了表面纳米化。处理时间30min时,表面晶粒尺寸为42.92nm,随着处理时间的延长,晶粒逐渐细化,强烈变形层逐渐增厚。表面机械研磨90min时,样品表面附近平均晶粒尺寸达到最小约为31.03nm,平均应变为0.0828%。处理时间120min时,表面显微硬度达到228MPa,是基体组织的1.52倍。

表面机械研磨/异步轧制无取向硅钢薄带的渗硅行为

对w(Si)=3%无取向硅钢进行表面机械研磨处理(SMAT)和异步轧制(CSR),获得表面纳米结构,再进行550～650℃、4 h固体粉末渗硅处理,用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究表层组织演变。结果表明:经过SMAT后,w(Si)=3%无取向硅钢表面形成了等轴状、取向呈随机分布的、晶粒尺寸为10 nm的纳米晶组织;异步轧制后,表面纳米晶组织保持不变;550～650℃、4 h渗硅处理后,SMAT+CSR样品表面形成化合物层,其厚度随着温度的升高由17μm增加到52μm;化合物层由Fe3Si和FeSi相组成.

表面机械研磨诱导纯铝表层纳米化

对纯铝(高层能金属)进行表面机械研磨处理(SMAT),在试样表面形成纳米层。利用透射电子显微镜(TEM)对表面层的微观结构进行了表征。实验结果表明,晶粒细化的主要微观特征为:在原始晶粒和细化晶粒内部形成位错缠结(DTs)、位错胞(DCs)和高密度位错墙(DDWs)、亚晶、显微带(MBs)、层状结构,并随着应变和应变速率的进一步增加,逐渐在表面形成随机取向的纳米晶。分析可见,高应变速率和高应变是形成纳米晶的必要条件。

表面机械研磨处理固溶Cu-2wt%Ti合金的特征和性能

采用表面机械研磨处理(SMAT)的方法在铜钛合金表面制备了纳米晶组织。采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度测试仪对SMAT试样的微观组织结构和性能进行了表征。实验结果表明:SMAT处理60 min后晶粒尺寸为30.5 nm。SMAT处理后,试样中出现了明显的分层现象及高密度的形变孪晶和交叉孪晶。SMAT处理后试样表面的硬度增大,沿深度成梯度分布。对SMAT试样进行时效处理后,表面硬度变化不大,但距表面40～50μm之间的硬度明显增大。

表面机械研磨处理后Zr-4合金的组织与性能

利用表面机械研磨处理(SMAT)技术对Zr-4合金进行了表面纳米化处理,用XRD、光学显微镜、表面粗糙度仪对经SMAT不同时间合金表层的物相组成、平均晶粒尺寸、显微组织和表面粗糙度进行了分析,并使用硬度计测试了距表面不同深度处的硬度。结果表明:经SMAT后Zr-4合金表层的物相组成未改变;SMAT 15 min后Zr-4合金表层平均晶粒尺寸达到最小约为20 nm;SMAT后合金表层出现了一定厚度的塑性变形层;SMAT 60 min后合金表层的硬度约为基体硬度的1.3倍,且沿着深度方向逐渐减小;合金表面粗糙度随SMAT时间的延长先增大后减小最后趋于平稳。

表面机械研磨处理后H13钢的等离子渗硼研究

为了提高热作模具钢H13的性能,延长模具的使用寿命,本试验将表面机械研磨(SMA)处理与等离子渗硼相结合。通过显微金相技术、扫描电子显微分析技术(SEM)、X射线衍射分析技术(XRD)以及辉光放电发射光谱技术(GDOS)分别对H13钢渗硼后的渗层厚度、表面相组成以及元素逐层分布情况进行了探讨。研究结果表明在650℃×3h等离子渗硼处理后,纳米化表面便有Fe_2B相出现,次表面为扩散层,总渗入深度为30μm左右;在700℃×3h条件下,出现了Fe_2B和FeB的双相组织。而对于原始表面,在650℃×3h处理后表面没有任何硼化物出现,只产生了一定的扩散层。最终提出了表面纳米化之后实施低温渗硼的新型工艺。

表面机械研磨(SMAT)技术对玻璃纤维增强铝金属层板(GLARE)拉伸性能的影响

表面机械研磨(SMAT)技术是在短时间内通过振动发生器驱动大量硬度较大的小球以随机方向撞击金属材料,使得材料晶粒尤其是表面晶粒细化,从而达到增加材料强度的效果.通过对铝合金板进行SMAT处理,材料的极限强度和极限应变虽然有较小的降低,但是其屈服应力有较大幅度的增加.以SMAT处理后的铝合金板和玻璃纤维环氧树脂预浸料为原料,通过热压工艺制备成新型GLARE层合板.通过拉伸实验研究和理论计算分析了该GLARE材料的拉伸性能,发现SMAT处理的铝合金板制成的GLARE的屈服强度提升明显.

纯铁表面机械研磨组织中的特殊扩散行为研究

选取纯铁为研究对象在其表面进行机械研磨处理(SMAT),利用研磨处理后试样表面具有的大量晶界在低温下进行Al元素的扩渗。对扩渗处理前后的试样表面采用扫描电子显微镜(SEM)进行金相组织观察,采用X射线衍射(XRD)进行微观组织结构分析,并进行中低温氧化动力学规律的表征。结果表明,研磨处理可以使纯铁表面组织纳米化,从而实现低温下Al元素的有效渗入,使纯铁的抗氧化性能显著提高。

表面机械研磨工业纯钛表面纳米化研究

表面机械研磨处理可以使工业纯钛形成纳米表面层,通过扫描电镜、透射电镜和高分辨电镜观察SMAT处理后的工业纯钛表层组织,并研究了工业纯钛表面纳米化机制。工业纯钛表面纳米化机制为:孪晶的形成和孪晶的交割使得原始晶粒尺寸减小,同时使晶格取向发生改变,有利于位错滑移;孪晶通过自身交割,以及位错密度增加及其相互作用,形成了细小的孪晶与胞状组织;胞状组织转变为多边形亚晶;亚晶不断吸收位错形成大角度晶界,亚晶以及取向不同的细小孪晶逐渐转变为随机取向的纳米晶。

纯铜在表面机械研磨辅助下形成铝合金层的研究

以纯铜为研究对象,通过添加铝粉进行不同时间表面机械研磨(SMAT)处理。用金相显微镜、X射线衍射分析仪和扫描电镜对处理后样品的组织结构及成分变化进行分析。采用X射线能量色散谱分析方法(EDS)分析Al元素在不同层的分布与含量。结果纯铜表面出现了明显的分层现象,同时铜铝发生互扩散,有铜铝合金形成。处理时间为120 min与处理时间为240 min合金层的厚度均约为35μm,并且合金层与基体变形层结合紧密。由于弹丸的冲击产生应力应变和大量储存能,使得原子的跳动频率增加,同时降低了扩散激活能,实现铜铝在较低温度下快速互扩散。