纯铁表面机械研磨Fe-Ni合金化方法的研究

纯铁表面采用高能喷丸机械研磨处理,并在样品罐中添加镍粉,经过100 min的处理,镍粉均匀镶嵌在纯铁基体,并形成约100 μm铁镍合金层,经600℃热处理后,合金化程度进一步增强.界面微观研究表明,表面机械研磨时存在显著的原子扩散,可以在金属表面获得一定厚度的合金层,适当的热处理会进一步增强合金化程度,是一种新的金属表面合金化方法.     

钛、钼离子注入对工业纯铁腐蚀性能的影响

利用离子注入技术对工业纯铁进行了Mo 离子和Ti 离子的注入.将所选用的工业纯铁试样在40kV的电压下分别以2×1017cm-2和5×1017cm-2不同剂量的离子注入,测得离子注入后工业纯铁试样的腐蚀电流密度和腐蚀电流,并得出相应的极化曲线.从而对Ti,Mo元素对工业纯铁的抗腐蚀性作用进行了定量的比较.实验结果表明,Mo,Ti元素使工业纯铁的抗蚀性均有一定程度的提高,且当注入剂量相同时,注入Mo元素的材料,样品具有更强的抗腐蚀性.     

工业纯铁表面自纳米化及其表征

利用高能喷丸(High energy shot peening,HESP)法在工业纯铁的表面获得一定厚度的纳米晶层,实现工业纯铁表面自纳米化。通过金相显微镜观测、扫描电子显微镜分析、显微硬度测试以及X线衍射计算分析,对工业纯铁表面自纳米化层的组织结构和性能进行研究分析。研究结果表明:采用HESP方法实现工业纯铁表面纳米化的主要工艺参数是:喷丸弹丸为直径1 mm的铸铁,喷丸压力为0.6 MPa,喷枪距离试样表面为5 cm,所获得的纳米晶的厚度随着喷丸时间的增加而增加;剧烈变形层由于晶粒得到了细化,其显微硬度大大提高,在距喷丸面10μm处,其显微硬度(HV)达到296.6,随着距喷丸面距离的增加,剧烈变形层的硬度不断减小;只要喷丸1 min,即可在工业纯铁表面获得平均晶粒粒径为68.4 nm、微观畸变为0.050%的纳米晶层;随着喷丸时间的延长,晶粒粒径越来越小,而微观应变越来越大;喷丸14 min可在工业纯铁表面获得平均晶粒粒径为28.5 nm、微观畸变为0.175%的纳米晶层。     

Q235钢表面纳米化处理对离子注入的影响

通过高能喷丸处理，在Q235低碳钢的表面得到了一层约20μm厚的纳米晶组织，然后使用金属蒸汽弧离子注入机（MEVVA）对表面纳米化处理前后的试样进行了钛离子注入。研究结果表明，Ti注入Q235钢后，浓度基本上服从Guass分布；经过表面纳米化处理的样品，注入元素浓度与未经处理的相比有了很大的提高，而离子注入的深度则变化不大。浓度升高的主要原因可能是经过表面纳米化处理的试样表面层含有更多的缺陷，注入原子与这些缺陷的交互作用导致了其固溶度的超额增加。     

离子注入对纯铁表层结构及抗蚀性能的影响

作者对离子注入对退火后的纯铁表层结构及抗蚀性能的影响进行了试验研究。结果表明，注入硼离子或钼离子，可获得表面非晶薄层；铬、钼多元素离子注入，在非晶层下得到第二相，并有较明显的过渡层；经氮离子来混合镀硅，可获得较厚的表面非晶型的陶瓷层；采用上述离子注入工艺，可使纯铁的抗腐蚀性能显著提高，其中氮离子束混合处理有最佳的表面改性效果．     

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.     

铝合金表面纳米化--微弧氧化复合涂层摩擦行为

通过表面机械研磨处理在LY12CZ铝合金表面制备表面纳米化( SNC)过渡层,再采用微弧氧化( MAO)技术对纳米晶过渡层进行微结构重构,设计制备出纳米化-微弧氧化( SNC-MAO)复合涂层,并对比研究了铝合金表面微弧氧化涂层及纳米化-微弧氧化复合涂层的摩擦学行为。与微弧氧化涂层相比,纳米化-微弧氧化复合涂层因硬度较高而具有较好的耐磨性。微弧氧化涂层及纳米化-微弧氧化复合涂层与GCr15钢球对磨时具有相同的磨损机理,为对磨钢球向涂层的材料转移和氧化磨损。     

纳米晶铜中离子注入碳后的组织结构研究

对纯铜进行表面机械研磨处理（SMAT）,获得纳米晶表层,且晶粒尺寸沿深度方向逐渐增大。采用离子注入技术在纳米晶纯铜中注入碳,利用透射电子显微镜（TEM）与高分辨电子显微镜（HRTEM）进行原位动态观察。结果表明,碳在基体的表面析出,形成无定形碳膜,在电子束的照射下形成洋葱状富勒烯。同时讨论了离子注入、电子束照射、纳米晶结构及碳原子与铜原子的相互作用对碳洋葱状富勒烯形成的影响。     

退火对表面纳米化纯钛热稳定性的影响

采用表面机械研磨技术实现纯钛材料表面纳米化,并研究了纳米化处理后的材料表层组织结构,详细分析了样品表层纳米晶组织在不同温度、不同时间退火后的热稳定性.结果表明:纯钛TA2经过表面机械研磨处理后可以在表面形成等轴且取向随机的纳米晶层,晶粒尺寸约为12nm.对表面纳米化样品退火后发现,表层纳米晶组织在773 K以下温度退火后具有良好的热稳定性,晶粒尺寸没有明显增大;在773 K温度退火150min后晶粒尺寸稍有增大,而在773 K温度退火240min后晶粒尺寸明显增大,且横截面显微硬度也比表面纳米化后未退火样品显著下降,良好的热稳定性消失.     

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·     

晶粒度对纯铁精密切削刀具磨损影响

在相同切削工艺参数下主要研究精加工时晶粒度对刀具磨损的影响,同时分析晶粒度对粗糙度的影响.结果表明,不同晶粒度的纯铁材料精加工时刀具磨损形式一致;切削细晶纯铁的平均后刀面磨损小于切削粗晶的平均后刀面磨损,在低速时晶粒大小控制着主沟槽磨损大小,而在高速时对主沟槽磨损影响很小,切削一定时间后,切削细晶纯铁的副沟槽磨损大于切削粗晶纯铁的副沟槽磨损;沟槽磨损是黏结磨损、扩散磨损以及氧化磨损共同作用的结果;切削粗晶纯铁时的表面粗糙度更小.实验结果对于提高刀具寿命及加工表面质量具有重要的参考意义.     

钛基合金离子注入表面改性层的研究

应用电子能谱、Ｘ射线衍射及透射电镜等对四种不同注氮工艺下的Ｔｉ－６Ａ１－４Ｖ 合金表面改性层的化学成分、显微组织及合金结构等进行了分析研究。结果表明：注 层中的氮离子分布随注入剂量的不同而异；在注层中形成了ＴｉＮ，Ｔｉ２Ａ２Ｎ 等新的 合金相，同时形成了层错、孪晶等缺陷．并从理论方面对改性层的强化机制进行了初 步探讨。     

镍钛形状记忆合金的表面处理

用酸浸泡法及电解铵盐溶液法处理Ni—Ti形状记忆合金表面,同时在电解过程中形成致密薄膜,用原子吸收分光光度计检测Ni的溶出量。结果表明,Ni的溶出量随酸及电解的浓度增大而增加,成膜厚度随电解溶液浓度增大而增厚。     

非离子表面活性剂在颜料表面处理中的应用

考查了斯盘、吐温和脂肪胺三种不同类型的非离子表面活性剂，在氯苯和水中，对酞菁绿颜料进行表面处理后，其自由面能γｓ、表自由面能的色散成分γｄｓ变化不大，而表自由面能的极性成分γｐｓ变化明显，且随疏水链长度增加而下降。处理后的酞菁绿颜料，在正辛醇中其粒径均向窄分布小颗粒区间移动，得到易分散的颜料。处理过程所用介质，对处理后颜料表面的亲水、亲油性有很大影响。以水为介质得到在水中分散性好的颜料。以有机溶剂为介质得到在油中分散性好的颜料。     

纯铜表面纳米化的微观结构演化及其力学性能研究

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5 μm处的显微硬度高达1.56 GPa,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。     

共析钢经表面研磨处理后微观组织的演化

利用表面研磨处理(SMAT)在共析钢上制备出具有纳米晶体结构的表面层,并利用X射线衍射和透射电镜分析了纳米表面层的微观组织结构及其演变.结果表明:原始组织为层片状铁素体 渗碳体两相复合组织的共析钢经过SMAT后,铁素体晶粒由于位错产生、位错缠结形成位错胞,然后分割晶粒使铁素体细化至纳米尺度,而渗碳体在强烈塑性变形下,经历弯曲、断裂,最终分解成体心立方铁素体和底心正交的石墨.     

颗粒度对纯铁气体氮化生成物的影响

分别以不同颗粒度的纯铁铁粉为研究对象，进行气体渗氮．通过各种渗氮条件下的氮化实验，系统地研究了颗粒度对纯铁氮化行为的影响，研究结果表明：在气体氮化实验中，纯铁铁粉氮化后所形成的氮化物的相组成及含量与颗粒度有关，细化后的铁粉由于表面能及晶界、位错等缺陷的增加，为氮原子的渗入提供了有利条件，当粒径减小为原来的1／10后，临界渗氮温度可以至少下降50℃，并且相同温度下的渗氮速度明显提高。     

对离子复合注入钛表面改性的微观分析

作者研究了改性后的钛表面结构及其化学组成。先以1×10