3%无取向硅钢薄板的表面纳米化结构与性能

为了探索金属薄板表面纳米化制备方法,本工作选取3%无取向硅钢热轧板进行表面机械研磨处理(SMAT)和异步轧制(CSR),研究深度方向结构和硬度的变化.结果表明:SMAT过程中,3%无取向硅钢通过位错的演变,在表面形成了等轴状、尺寸约为10 nm的、取向呈随机分布的纳米晶,纳米晶层厚度约为20μm;SMAT样品经过CSR后,表面的显微组织基本不变,但纳米晶层的厚度明显减小;SMAT和CSR处理使表面硬度显著提高(约为85%).本工作表明,SMAT与CSR复合工艺可以制备大尺寸的、具有纳米结构表层的金属薄板.

1Cr18Ni9Ti不锈钢剪切变形诱发的表面纳米化

对1Cr18Ni9Ti板材进行球磨处理,利用光学显微镜、X射线衍射和透射电镜研究剪切变形方式下深度方向的组织演变.结果表明,剪切变形可以在1Cr18Ni9Ti中诱发表面纳米化,其过程包括:奥氏体内通过位错的增殖、运动、湮灭和重组形成具有亚微米尺度的、取向差较小的位错胞;位错胞壁不断吸收位错而转变成小角度和大角度晶界,将原始粗晶分割成亚微晶;应变量和应变速率的增加诱发机械孪生,形成纳米量级的板条状马氏体;细化组织重复上述过程使晶粒尺寸减小、取向差增大,最终形成等轴状、取向呈随机分布的纳米晶组织.外力作用方向并未改变纳米化过程,但会影响变形层的厚度.

钢铁材料的表面纳米化

表面纳米化技术能通过往复加载使钢铁材料表面发生强烈塑性变形而实现纳米化,在表面形成纳米-微米梯度结构。这种独特的结构既能为研究形变诱发的纳米化机理和宽尺寸范围内结构与性能关系提供理想样品,又能显著地提高钢铁材料整体的综合性能和服役行为,因此可望在工业上取得实用。表面纳米化因丰富的学术和应用价值得到国内外广泛关注,并已成为纳米材料研究的一个重要方向,因此从制备、结构、性能和化学处理等方面介绍表面纳米化研究工作已取得的进展。

剪切变形方式下低碳钢表面纳米结构的形成

对低碳钢板材进行表面球磨处理,利用电子显微术研究剪切变形方式下深度方向的组织演变。结果表明,低碳钢的纳米化过程包括:位错通过增殖、运动、湮灭和重组形成位错墙;位错墙逐渐转变成小角度和大角度晶界,将原始粗晶分割成亚微晶;亚微晶内重复上述过程使晶粒继续细化,最终形成等轴状、取向接近随机分布的纳米晶组织。外力作用方向并未改变纳米化过程,但会影响变形层的厚度。当晶粒处于有利于滑移系开动的取向时,可以加快纳米化进程。