张聪惠
,
宋薇
,
朱姗姗
,
王耀勉
,
王洋
稀有金属材料与工程
对工业纯锆进行表面机械研磨处理(SMAT),实现其表面纳米化,并引入残余压应力场.采用偏光显微镜(PM)、透射电子显微镜(TEM)对SMAT处理试样显微组织进行表征,利用X射线应力仪测试不同循环加载周次下距试样表面不同深度处宏观残余应力.研究不同循环加载周次下距表层不同深度处X射线衍射峰半高宽的变化特征,并采用Voigt函数拟合X射线衍射峰,得到微观应变和位错密度的分布特征.结果表明:循环加载初期残余应力释放率最大,约为25％,随着循环加载周次增加残余应力释放率趋于稳定;不同循环加载周次下,随距表层深度增加,X射线衍射峰半高宽、微观应变和位错密度逐渐降低后趋于稳定;随着位错密度降低,残余压应力逐渐增加,位错密度值稳定于约2×1010cm-2时所对应的深度,和最大残余压应力对应的深度基本一致.循环载荷下残余应力释放是通过微观塑性变形过程中位错运动来实现.
关键词:
工业纯锆
,
循环加载
,
残余应力释放
,
半高宽
,
位错密度
张聪惠
,
于飞
,
解钢
,
王耀勉
,
何晓梅
稀有金属材料与工程
对工业纯锆进行了不同时间的机械研磨处理(SMAT),利用透射电子显微镜(TEM)和x射线衍射仪(XRD)对试样表层平均晶粒尺寸和平均微观畸变进行了分析表征,采用光学显微镜(OM)观察了试样的横截面显微组织,利用x射线应力仪测试了试样距表面不同深度的宏观残余应力.结果表明,SMAT处理可以实现工业纯锆的表面纳米化,并且在试样的最表层形成了厚约10 μm的纳米结构.试样表面平均微观畸变随着SMAT处理时间的增加逐渐增大,处理时间为60 min时,平均微观畸变约为0.41％.试样表层的宏观残余应力为压应力,且表层残余压应力由表面到基体先增大而后减小.随着处理时间的增加,试样表面残余压应力σsrs先增大而后减小;最大残余压应力σmrs先增大而后趋于稳定,约为-620 MPa;最大残余压应力距表面的距离zm和残余压应力场深度Z0均逐渐增大.
关键词:
工业纯锆
,
表面纳米化
,
微观畸变
,
最大残余应力
张聪惠
,
解钢
,
王耀勉
,
何晓梅
稀有金属材料与工程
利用超声喷丸(USSP)技术对TC4钛合金进行表面纳米化处理,并采用X射线衍射(XRD)仪、金相显微镜(OM)和透射电镜(TEM)对处理试样的晶粒尺寸、微观应变、微观组织及其演变过程进行了分析.结果表明:随着USSP处理时间的延长,表层晶粒尺寸由15 min的55 nm降低到60 min的26 nm左右,而微观应变则由0.173％增加至0.263％.随塑性变形量的增加,表层位错密度增加,进而形成位错墙、位错胞,并逐步形成亚晶;变形量进一步增加,晶粒继续细化、取向差逐渐增大得到随机分布的纳米晶,从而获得了具有梯度结构的表面纳米化TC4合金.
关键词:
TC4钛合金
,
表面纳米化
,
超声喷丸
,
位错
,
机理
张聪惠
,
于飞
,
王耀勉
,
何晓梅
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.01.001
对退火态工业纯锆试样分别进行了5,15,30和45 min的表面机械研磨处理,利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了试样的微观组织,对其表层晶粒尺寸进行了X射线衍射分析、采用维氏显微硬度仪测量了沿层厚方向的硬度,并进行了室温拉伸性能测试.实验表明,经过表面机械研磨处理,在强烈塑性变形作用下试样表层晶粒尺寸能够细化到纳米尺度,而且随处理时间增加而进一步降低,经过45 min处理后试样表层晶粒尺寸可以达到25 nm左右;处理后在试样的次表层形成了一定深度的变形层,具有较高的孪晶密度,并且变形层厚度随处理时间延长而提高.试样表层形成的纳米结构使其显微硬度获得了显著提高,并随处理时间增加而进一步提高;沿层厚方向试样显微硬度逐渐降低,与微观组织的变化一致.拉伸试验表明,表面机械研磨能够使试样得到强化.随处理时间的增加,试样屈服强度和抗拉强度能够得到明显改善,而试样的延伸率则随处理时间的增加而降低.对经过45 min处理的试样,其屈服强度和抗拉强度分别为324和414 MPa,相对于原始试样分别提高了11.7％和8.7％,延伸率为23％,降低了30.9％,拉伸断口主要形貌特征为韧窝,处理层和中心层呈现不同的组织特征.
关键词:
工业纯锆
,
表面机械研磨处理
,
拉伸性能
,
晶粒尺寸
王耀勉
,
宗亚平
,
庄伟彬
,
李杰
材料科学与工艺
利用电流直加热动态热压烧结工艺,分别制备了增强颗粒体积含量从5%到15%,尺寸从3 μm到45 μm的SiCp/Fe复合材料,研究了粒子含量与尺寸对复合材料硬度、强度、延伸率和耐磨性能的影响.研究表明:增强颗粒的体积含量从5%提高到10%,可以明显提高材料的性能;随着增强颗粒含量进一步提高,颗粒团聚将导致材料性能降低;增大颗粒尺寸,可以改善复合材料中的粒子分布均匀性,提高材料性能;但当粒子尺寸大于临界尺寸时,较低的粒子强度将使复合材料性能降低.增强颗粒含量为10%,尺寸为13μm的SiC颗粒强化的铁基复合材料,可获得高达949 MPa的屈服强度和501HV5的硬度.
关键词:
复合材料
,
力学性能
,
粒子含量
,
粒子尺寸
,
SiCp/Fe
张聪惠
,
解钢
,
宋薇
,
王耀勉
,
何晓梅
稀有金属
采用超声波喷丸技术(USSP),在TC4材料上制备出具有纳米晶结构特征的表面层,通过采用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜、疲劳试验机及表面粗糙度仪等检测设备,对USSP处理后TC4钛合金组织与性能进行了表征.结果表明,经USSP处理后TC4表面产生剧烈塑性变形,组织细化至纳米级;实验测得USSP处理试样疲劳极限有所提高,疲劳极限最大提高了10.64％;裂纹源萌生于试样表面,疲劳断口由未处理的河流状变为处理后的波浪状;经USSP处理后粗糙度越小,缺口应力集中越小,对应疲劳性能越好.
关键词:
超声波喷丸
,
疲劳性能
,
粗糙度
,
断口
张聪惠
,
宋薇
,
解钢
,
何晓梅
,
王耀勉
,
李丰博
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.XY15010902
采用表面机械研磨处理(SMAT)实现工业纯钛的表面纳米化,利用金相显微镜(0M)、显微硬度计对其微观组织及显微硬度进行表征、测定;利用动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS),结合X射线光电子能谱分析(XPS)技术,研究了表面纳米化工业纯钛在Hank's人工模拟体液中的腐蚀行为.结果表明:SMAT处理工业纯钛表层晶粒尺寸达到纳米级,从表层到基体晶粒尺寸由小到大呈梯度分布,其表层显微硬度明显提高,并由表层逐步降低至基体硬度.SMAT处理工业纯钛的自腐蚀电位较原始工业纯钛正移,腐蚀电流密度较原始工业纯钛低,其EIS高频容抗弧半径较原始试样大,表现出更稳定的钝化现象.表面纳米化过程中产生的高密度晶界和位错为Ti4+提供了更多的扩散通道,有助于表面产生稳定的保护钝化膜,提高其耐蚀性.XPS分析结果表明,SMAT处理工业纯钛钝化膜的主要成分为TiO2.
关键词:
表面机械研磨处理(SMAT)
,
微观组织
,
显微硬度
,
电化学腐蚀
张聪惠
,
于飞
,
王耀勉
,
何晓梅
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.XY14060601
采用表面机械研磨工艺对工业纯锆进行处理,利用四点弯曲疲劳试验对试样的疲劳性能进行研究,并利用透射电子显微镜(TEM)和光学显微镜(OM)对试样的微观组织进行观察,利用纳米压痕仪测试处理试样从表层到基体的硬度分布,采用X射线衍射(XRD)方法分析表层晶粒尺寸、微观畸变以及残余应力分布特征.结果表明:经表面机械研磨处理工业纯锆的疲劳极限为195 MPa,而原始试样的疲劳极限为159MPa,表面机械研磨处理使工业纯锆的疲劳极限提高了23％,疲劳性能的改善可归因于表面机械研磨引入的纳米化表层、加工硬化以及残余压应力.本文进一步研究发现,应力幅大于270 MPa,表面机械研磨处理试样的疲劳寿命低于原始试样;应力幅低于270 MPa,表面机械研磨处理试样的疲劳性能比原始试样优异.
关键词:
表面纳米化
,
疲劳极限
,
晶格畸变
,
残余应力
张聪惠
,
王洋
,
王耀勉
,
李丰博
,
肖桂芝
稀有金属材料与工程
采用超声喷丸技术(USSP)处理TC4试样,再进行四点弯曲疲劳加载.采用X射线应力仪测试疲劳加载前后残余应力分布;利用TEM设备,对疲劳加载前后TC4组织结构进行表征.结果表明,经表面纳米化处理后,TC4合金的最大残余应力已超过自身的屈服强度;当外加载荷高于疲劳极限时,残余应力场明显减弱;当外加载荷接近或小于疲劳极限时,循环周次与载荷的增减不再明显改变残余应力场;位错及位错胞在疲劳过程中发生了组态和数量的变化,位错密度的降低导致了残余压应力的松弛.
关键词:
表面纳米化
,
残余应力
,
应力释放
,
显微组织
