【摘 要】
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介绍了超声表面滚压技术(USRP)在制备梯度纳米结构材料中的应用.USRP技术能在材料表面构建梯度纳米结构层并引入残余压应力,同时显著降低材料表面粗糙度并提升表面均匀性.讨论了与USRP加工工艺及过程密切相关的微观结构演变和表面特性,分析了不同材料体系及工艺参数对USRP处理的影响规律.研究表明,采用合适的USRP处理工艺可改善材料表面的力学性能,即硬度,强度,耐磨性及抗疲劳性能等,而腐蚀/氧化行为则更依赖于材料的组织结构、表面完整性、应力状态、不同的腐蚀介质及服役环境等因素的综合作用.此外,对USRP制
【机 构】
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表面物理与化学重点实验室,四川绵阳621908;中国工程物理研究院材料研究所,四川绵阳621907;中国工程物理研究院材料研究所,四川绵阳621907
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介绍了超声表面滚压技术(USRP)在制备梯度纳米结构材料中的应用.USRP技术能在材料表面构建梯度纳米结构层并引入残余压应力,同时显著降低材料表面粗糙度并提升表面均匀性.讨论了与USRP加工工艺及过程密切相关的微观结构演变和表面特性,分析了不同材料体系及工艺参数对USRP处理的影响规律.研究表明,采用合适的USRP处理工艺可改善材料表面的力学性能,即硬度,强度,耐磨性及抗疲劳性能等,而腐蚀/氧化行为则更依赖于材料的组织结构、表面完整性、应力状态、不同的腐蚀介质及服役环境等因素的综合作用.此外,对USRP制备梯度纳米结构材料面临的一些基础科学问题和工业应用探索进行了讨论和展望.“,”The application of ultrasonic surface rolling process(USRP)to obtain gradient nanostructured materials is presented with comprehensive researches.Concept and description of USRP treatment which has been proved to be able to create gradient nanostructured layers and induce residual compressive stress were depicted.Meanwhile,the microstructural evolutions and surface characteristics which critically depend on processing regimes were discussed.On this basis,it is found that the improvement of mechanical properties,i.e.hardness,strength,wear and fatigue performances,is obtained by USRP treatment while the corrosion/oxidation behavior depends on the composition and structure,surface integrity and stress,solution and service environment.In addition,some possible addresses for future research in this field were drawn and underlined.
其他文献
通过SEM、OM和DSC,研究添加Ho的A1-Zn-Mg-Cu合金均匀化热处理制度,测试不同均匀化热处理过程中合金的电导率和硬度变化.结果 表明,铸态合金中存在4种第二相:T(AlZnMgCu),Al7Ct2Fe,Al8Cu4Ho及S(A12CuMg),第二相导致合金元素分布存在严重微观偏析.合金在475℃均匀化热处理20 h后,T相完全回溶基体且未观察到S相,仅剩余A17Cu2Fe和Al8Cu4Ho.硬度和电导率随T相的回溶而变化,T相的回溶使得合金硬度升高,电导率降低.同时,在475℃均匀化热处理5～
研究了Y和Zr掺杂对CeFeB合金相组成、磁性能和温度稳定性的影响.结果 表明,CeYFeB合金由2∶14∶1主相和少量α-Fe相组成.Y掺杂可有效提高合金的矫顽力、剩磁和最大磁能积.同时由于Y2Fe14B相优异的磁性能与高温稳定性,其温度稳定性也得到明显改善,掺杂后合金的剩磁和矫顽力温度系数分别为-0.32％/K和-0.41％/K,与纯CeFeB合金相比分别提高了38.5％和40.6％.Y和Zr共掺杂后,由于增加的磁晶各向异性场和晶粒尺寸细化所产生的联合效应,合金的矫顽力、剩磁和最大磁能积大幅度提高,分
分别利用失稳图和功率耗散图确定BT25钛合金失稳变形组织和动态再结晶变形组织的热力参数边界条件,并将其输入到Deform-3D有限元软件中,使加工图技术与有限元技术能够进行有效结合.利用二次开发后的软件对BT25钛合金在变形温度为950～1100℃和应变速率0.001～1 s-1的条件下进行失稳变形组织和动态再结晶行为的模拟和预测,并通过对比金相组织,验证了该模拟结果的可靠性.结果 表明,流动应力随变形温度的升高或应变速率的降低而降低;失稳变形组织集中在低温、高应变速率区域;高温和低应变速率均有利于动态再
通过丝网印刷方法,在由LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、导电添加剂和聚偏氟乙烯制成的电极表面涂覆了一层薄薄的氧化石墨烯.在充电截止电压为4.3 V的条件下进行了循环性能和倍率性能测试.结果 表明:未改性电极在恒电流充放电测试中容量下降且极化增加,而包覆改性后电极的容量衰减程度和极化增加速度降低.这是由于氧化石墨烯涂层抑制了LiNi1/3C01/3Mn1/3O2电极和电解质之间的部分副反应,使得改性电极的循环稳定性和倍率性能显著提高,为提升LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2电极性能提供了一种环境友
采用选区激光熔化技术(SLM)制备了梯度Ti-6Al-4V合金.随着样品沉积厚度的逐渐增加,控制激光功率或扫描速率逐步升高或降低,以此研究了梯度结构Ti-6Al-4V合金的相变及结构演变.结果表明:由于选取激光熔化过程中的高冷却速率,SLM制备的Ti-6Al-4V合金的主要组织结构为初始β柱状晶里的针状马氏体.β柱状晶会随着激光功率的增加或扫描速率的降低而增宽.激光功率和扫描速率的变化会引起马氏体择优取向的变动.最后,由于局部不同的能量变化,随样品沉积厚度增加而逐步升高或降低的扫描速率会引发2种不同的空洞
研究了一种新型仿生骨小梁结构的植入物的摩擦系数,该新型骨小梁结构采用Ti-6Al-4V合金粉末进行3D打印制备.从牛骨中取皮质骨和松质骨作为摩擦配副.从2种结构的起始接触角测试结果可知,仿生结构的接触角(87.7°)要比均匀骨小梁结构的接触角(96.9°)小一些,说明其表面润湿性相对较好.对于均匀骨小梁结构而言,其平均摩擦系数在0.71～0.82之间,明显低于仿生骨小梁结构的摩擦系数(0.82～o.99).均匀骨小梁结构的最大静摩擦系数为0.99～1.26,而仿生骨小梁结构的最大静摩擦系数为1.52～1.
采用金相显微镜、双束离子显微镜、高低温拉力仪及纳米压痕仪对不同真应变条件的金包银复合键合丝的组织和力学性能进行表征,研究了金包银复合键合丝的组织结构演变、力学性能及变形行为特点.结果表明:金包银复合键合丝的银合金芯材沿着拉伸方向从胞状树枝晶演变为纤维组织,靠近界面的过渡层始终保持细小的等轴晶或球状晶粒,金包覆层在变形过程中均匀连续.各组分在变形过程中尺寸变化不一致,拟合后的尺寸变化常数与试样直径的变化不成正比.显微硬度、抗拉强度、延伸率均随着变形量的增加而增大.在单轴拉伸过程中,金包银复合键合丝组分之间相
为了研究稳态磁场对激光熔覆Inconel 718涂层中Fe元素分布的影响,建立基于体积平均法的三相混合凝固模型,在激光熔覆过程中耦合加入稳态磁场,模拟316L不锈钢表面制备Inconel718涂层.采用2D瞬态模型,结合传热传质,流体流动和感应洛伦兹力,模拟激光熔覆涂层中的元素分布,并与实验结果进行对比.结果 表明,未施加磁场时熔覆层中Fe元素呈均匀分布;施加稳态磁场时熔覆层中Fe元素分布不均匀,在熔覆层顶部Fe元素含量较低,熔覆层底部Fe元素含量较高.模拟结果与实验结果吻合良好,证明计算模型的可靠性,也
对一种新型第3代粉末高温合金A3在700℃、应变范围0.6％～1.4％试验条件下的低周疲劳性能进行了研究,分析了材料的循环滞后回线、Massing特性、循环应力应变响应、应变-寿命关系等特性.采用Manson-Coffin模型、拉伸滞回能模型、三参数能量模型对疲劳寿命数据进行拟合预测,结果表明Manson-Coffin模型的寿命预测精度最高,在3倍分散带以内.用扫描电子显微镜对疲劳源区观察,结果表明:低应变时疲劳源数量上呈现单源,高应变时呈多源特征;随应变量增大,疲劳源位置趋向于试样表面,裂纹扩展区面积减
采用真空感应熔炼法制备了Fe0.5MnNi1.5CrNbx (x=0,0.05,0.1,摩尔比)高熵合金,并分析了不同Nb含量对其组织和力学性能的影响.结果 表明,不含Nb元素的合金具有单相fcc结构,其抗拉强度和断裂延伸率(即延展性)分别为519MPa和47％.添加少量的Nb(x=0.05)后出现(200)织构和少量Fe2Nb Laves相,合金的延展性增加到55％,并且抗拉强度增加到570MPa.当Nb含量增加到x=0.1时,织构减少,而Fe2Nb Laves相增多,抗拉强度和延展性分别为650MPa