目的提高45钢的表面完整性,研究超声表面滚压加工(Ultrasonic Surface Rolling Processing,USRP)技术对45钢微观梯度结构和力学性能的影响。方法通过USRP技术,在材料表层制备出微观梯度结构,并对试样梯度结构组织进行金相、SEM、EBSD、...目的提高45钢的表面完整性,研究超声表面滚压加工(Ultrasonic Surface Rolling Processing,USRP)技术对45钢微观梯度结构和力学性能的影响。方法通过USRP技术,在材料表层制备出微观梯度结构,并对试样梯度结构组织进行金相、SEM、EBSD、表面粗糙度以及显微硬度分析。最后,考虑到尺度效应的影响,采用应变梯度理论修正的仪器化压痕法,对试样表层组织的梯度力学性能进行分析。结果试样表层形成120μm厚的取向各异的细小晶粒组织,晶粒尺寸形成了梯度变化,距离表层10μm区域内的平均晶粒尺寸可以达到360 nm。材料表层组织的大小角度晶界数量明显增多,且随加工遍数的增加而明显增加。试样的表面粗糙度降低至纳米级,比原始粗糙度降低了96.7%,表面显微硬度提高了55.1%。根据塑性变形程度,将表层微结构分为强变形区、微变形区和未影响区3个区域。强变形区、微变形区的厚度随着处理遍数的增加而增加,塑性变形层厚度最高达320μm。结论试样表层形成了一定厚度的细小晶粒组织,试样表面粗糙度和显微硬度均有明显改善。试样表层的弹性和塑性性能均体现出明显的梯度变化,其中弹性模量提高了1.67倍,屈服强度提高了83.3%,加工硬化指数降低了68.3%,在改善材料的抗疲劳和腐蚀性能方面十分有效。展开更多
利用表面机械滚压处理(surface mechanical rolling treatment,SMRT)工艺在纯铜表面制备出梯度纳米结构层,获得了最表层为取向随机的纳米晶粒、亚表层的晶粒尺寸在厚度方向上呈梯度分布的结构层。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射...利用表面机械滚压处理(surface mechanical rolling treatment,SMRT)工艺在纯铜表面制备出梯度纳米结构层,获得了最表层为取向随机的纳米晶粒、亚表层的晶粒尺寸在厚度方向上呈梯度分布的结构层。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对微观组织进行表征,研究了晶界、位错、孪晶界等微观结构的演化。通过改变SMART工艺参数,在纯铜表面制备出不同厚度的梯度纳米结构层,对比分析了梯度纳米结构层厚度对纯铜力学性能的影响。结果表明:经SMRT后,试样距表面大约5μm处的显微硬度高达1.56GPa,其横截面的硬度随着距表面深度增加呈递减趋势;相比于粗晶铜,SMRT后纯铜的屈服强度提高了2倍多,而塑性损失很少,并且SMRT后纯铜的屈服强度随着梯度纳米结构层厚度的增加而提高。展开更多
利用磁控溅射法在纯铜的表面沉积TiN硬质膜,然后对镀膜后的试样进行表面机械滚压处理(surface mechanical rolling treatment,SMRT),在其表层形成梯度纳米结构层。采用金相显微镜(optical microscopy,OM)、扫描电子显微镜(scanning elec...利用磁控溅射法在纯铜的表面沉积TiN硬质膜,然后对镀膜后的试样进行表面机械滚压处理(surface mechanical rolling treatment,SMRT),在其表层形成梯度纳米结构层。采用金相显微镜(optical microscopy,OM)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)等对试样的表面形貌和显微结构进行表征,研究梯度纳米结构层的强化方式和组织演化规律。通过改变SMRT工艺的参数,在试样的表面制备出不同厚度的梯度纳米结构层。研究发现:随着下压量的增加,表面的梯度纳米层随之变厚,硬质膜颗粒与纯铜基体的结合更紧密;表面梯度纳米化影响了硬质膜的组织结构;颗粒被碾入纯铜表层中,提高了试样的综合力学性能,屈服强度最高增加了73%,同时其塑性降低很少;试样表面的硬度最大可以达到约1.6 GPa,并且沿厚度方向从表层到芯部的硬度呈梯度分布。展开更多
文摘目的提高45钢的表面完整性,研究超声表面滚压加工(Ultrasonic Surface Rolling Processing,USRP)技术对45钢微观梯度结构和力学性能的影响。方法通过USRP技术,在材料表层制备出微观梯度结构,并对试样梯度结构组织进行金相、SEM、EBSD、表面粗糙度以及显微硬度分析。最后,考虑到尺度效应的影响,采用应变梯度理论修正的仪器化压痕法,对试样表层组织的梯度力学性能进行分析。结果试样表层形成120μm厚的取向各异的细小晶粒组织,晶粒尺寸形成了梯度变化,距离表层10μm区域内的平均晶粒尺寸可以达到360 nm。材料表层组织的大小角度晶界数量明显增多,且随加工遍数的增加而明显增加。试样的表面粗糙度降低至纳米级,比原始粗糙度降低了96.7%,表面显微硬度提高了55.1%。根据塑性变形程度,将表层微结构分为强变形区、微变形区和未影响区3个区域。强变形区、微变形区的厚度随着处理遍数的增加而增加,塑性变形层厚度最高达320μm。结论试样表层形成了一定厚度的细小晶粒组织,试样表面粗糙度和显微硬度均有明显改善。试样表层的弹性和塑性性能均体现出明显的梯度变化,其中弹性模量提高了1.67倍,屈服强度提高了83.3%,加工硬化指数降低了68.3%,在改善材料的抗疲劳和腐蚀性能方面十分有效。
文摘利用表面机械滚压处理(surface mechanical rolling treatment,SMRT)工艺在纯铜表面制备出梯度纳米结构层,获得了最表层为取向随机的纳米晶粒、亚表层的晶粒尺寸在厚度方向上呈梯度分布的结构层。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对微观组织进行表征,研究了晶界、位错、孪晶界等微观结构的演化。通过改变SMART工艺参数,在纯铜表面制备出不同厚度的梯度纳米结构层,对比分析了梯度纳米结构层厚度对纯铜力学性能的影响。结果表明:经SMRT后,试样距表面大约5μm处的显微硬度高达1.56GPa,其横截面的硬度随着距表面深度增加呈递减趋势;相比于粗晶铜,SMRT后纯铜的屈服强度提高了2倍多,而塑性损失很少,并且SMRT后纯铜的屈服强度随着梯度纳米结构层厚度的增加而提高。
文摘利用磁控溅射法在纯铜的表面沉积TiN硬质膜,然后对镀膜后的试样进行表面机械滚压处理(surface mechanical rolling treatment,SMRT),在其表层形成梯度纳米结构层。采用金相显微镜(optical microscopy,OM)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)等对试样的表面形貌和显微结构进行表征,研究梯度纳米结构层的强化方式和组织演化规律。通过改变SMRT工艺的参数,在试样的表面制备出不同厚度的梯度纳米结构层。研究发现:随着下压量的增加,表面的梯度纳米层随之变厚,硬质膜颗粒与纯铜基体的结合更紧密;表面梯度纳米化影响了硬质膜的组织结构;颗粒被碾入纯铜表层中,提高了试样的综合力学性能,屈服强度最高增加了73%,同时其塑性降低很少;试样表面的硬度最大可以达到约1.6 GPa,并且沿厚度方向从表层到芯部的硬度呈梯度分布。
