表面机械研磨对纯铁力学性能的影响
发布时间：2021-06-14 02:23
具有梯度结构的多尺度工程材料可以减少一些表面失效。这些材料的共同特征是通过在表面形成纳米/微米结构的硬相来提高强度。然而,强度和延展性的性质在大多数材料中是相互矛盾的。传统技术可以很容易地提高材料的强度,但却使得延伸率大大降低。本研究以体心立方（Body-Centered Cubic,BCC）结构的纯铁为研究对象,其层错能（Stacking Fault Energy,SFE）为200 mJ/m2,含铁量在99.5wt.%以上。通过对其进行表面机械研磨处理（Surface Mechanical Attrition Treatment,SMAT）,希望获得塑性和强度的良好匹配。研究内容主要包括:对纯铁进行短时间的SMAT处理后研究其力学性能、分析退火温度对SMAT纯铁力学性能的影响以及深冷前处理对SMAT纯铁的影响。通过拉伸测试、硬度测试以及光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等多种测试方法对其进行表征,得到的主要结论如下:（1）由局部SMAT处理的样品显示出强度和延展性的最佳组合。SMAT60 s样品的屈服强度增加了约两倍,而伸长率仍...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
表面纳米化的三种基本方式：(a)表面涂层或沉积;(b)表面自身纳米化;(c)混合纳米化
太原理工大学硕士研究生学位论文将试样板安装在容器室的上方固定，启动振动装置后，腔室中的弹丸以较高的速断对材料表面进行冲击，且冲击方向随机。在外加载荷的反复作用下，材料表面晶组织逐渐细化，随着时间的延长，晶粒细化至纳米量级。SMAT过程中，弹丸与材料表面的每次碰撞都会在材料表面产生应力场（图1-2））。随深度的增加，应变场内的应变量和速率减小，从而材料中形成不同的微观区，即形成晶粒尺寸随着距表面距离的增加而逐渐增大的梯度组织。
图 1-3 具有梯度纳米晶粒结构表层纯 Cu 棒状样品的拉伸曲线及强度-拉伸均匀延伸率匹配[18]ig. 1-3 Tensile curve and strength-stretch uniform elongation matching of a pure Cu rod sample with agradient nano-grain structure surface layer[18].1 梯度纳米结构的分类通常来讲，梯度纳米结构在化学成分相同，相组成相同的情况下，可分为以下这四型，如图 1-4[19]所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同温度下表面机械研磨对纯铜组织及性能的影响[J]. 杨新诚,王伟,蔡宝壮,朱心昆. 金属热处理. 2016(01)
[2]深冷处理对Al-Zn-Mg-Cu合金在3.5% NaCl溶液中耐腐蚀性的影响[J]. 张胜超. 热处理. 2014(05)
[3]钛合金深冷及冷-热循环处理研究[J]. 陈振华,谢配孺,姜勇,陈鼎. 湖南大学学报(自然科学版). 2014(07)
[4]退火对表面机械研磨处理纳米化工业纯钛性能的影响[J]. 何晓梅,张聪惠,杨占林,刘晓燕,赵西成,于飞. 金属热处理. 2013(04)
[5]深冷处理时间对AZ31镁合金耐蚀性的影响[J]. 吴志生,弓晓园,赵菲,李岩,李璐,杨栋. 焊接技术. 2013(01)
[6]深冷处理对黄铜组织与力学性能的影响[J]. 张文达,杨晶,党惊知,徐宏,白培康. 材料热处理学报. 2013(01)
[7]塑性变形中晶粒变形与细化机制的影响因素[J]. 黄丰,钟飞,李鹏云,梁永纯. 铸造技术. 2011(11)
[8]深冷处理在金属材料中的应用及研究进展[J]. 靳鹏飞,吴志生,王维新,刘翠荣. 铝加工. 2010(03)
[9]退火温度对SMAT处理Zr-4合金组织和性能的影响[J]. 赵西成,段晓鸽,张聪慧,何晓梅. 材料热处理学报. 2009(05)
[10]Friction and Wear Behaviors of Nanostructured Metals[J]. Zhong HAN~+ Yusheng ZHANG Ke LU Shenyang National Laboratory for Materials Science,Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China. Journal of Materials Science & Technology. 2008(04)
博士论文
[1]铁基合金表面纳米化过程及相关金属学问题研究[D]. 杜华云.太原理工大学 2010
硕士论文
[1]表面机械研磨及渗氮作用下纯铁显微组织与力学性能研究[D]. 崔晓倩.东北大学 2012
[2]工业纯钛及TC4钛合金的深冷处理研究[D]. 陈劲松.湖南大学 2011
[3]深冷处理对AZ31镁合金TIG焊接接头组织和性能的影响[D]. 景转珍.太原科技大学 2011
[4]纯铁与35CrMo钢表面纳米化及相关问题研究[D]. 马靳河.太原理工大学 2007
本文编号：3228861
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
表面纳米化的三种基本方式：(a)表面涂层或沉积;(b)表面自身纳米化;(c)混合纳米化
太原理工大学硕士研究生学位论文将试样板安装在容器室的上方固定，启动振动装置后，腔室中的弹丸以较高的速断对材料表面进行冲击，且冲击方向随机。在外加载荷的反复作用下，材料表面晶组织逐渐细化，随着时间的延长，晶粒细化至纳米量级。SMAT过程中，弹丸与材料表面的每次碰撞都会在材料表面产生应力场（图1-2））。随深度的增加，应变场内的应变量和速率减小，从而材料中形成不同的微观区，即形成晶粒尺寸随着距表面距离的增加而逐渐增大的梯度组织。
图 1-3 具有梯度纳米晶粒结构表层纯 Cu 棒状样品的拉伸曲线及强度-拉伸均匀延伸率匹配[18]ig. 1-3 Tensile curve and strength-stretch uniform elongation matching of a pure Cu rod sample with agradient nano-grain structure surface layer[18].1 梯度纳米结构的分类通常来讲，梯度纳米结构在化学成分相同，相组成相同的情况下，可分为以下这四型，如图 1-4[19]所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同温度下表面机械研磨对纯铜组织及性能的影响[J]. 杨新诚,王伟,蔡宝壮,朱心昆. 金属热处理. 2016(01)
[2]深冷处理对Al-Zn-Mg-Cu合金在3.5% NaCl溶液中耐腐蚀性的影响[J]. 张胜超. 热处理. 2014(05)
[3]钛合金深冷及冷-热循环处理研究[J]. 陈振华,谢配孺,姜勇,陈鼎. 湖南大学学报(自然科学版). 2014(07)
[4]退火对表面机械研磨处理纳米化工业纯钛性能的影响[J]. 何晓梅,张聪惠,杨占林,刘晓燕,赵西成,于飞. 金属热处理. 2013(04)
[5]深冷处理时间对AZ31镁合金耐蚀性的影响[J]. 吴志生,弓晓园,赵菲,李岩,李璐,杨栋. 焊接技术. 2013(01)
[6]深冷处理对黄铜组织与力学性能的影响[J]. 张文达,杨晶,党惊知,徐宏,白培康. 材料热处理学报. 2013(01)
[7]塑性变形中晶粒变形与细化机制的影响因素[J]. 黄丰,钟飞,李鹏云,梁永纯. 铸造技术. 2011(11)
[8]深冷处理在金属材料中的应用及研究进展[J]. 靳鹏飞,吴志生,王维新,刘翠荣. 铝加工. 2010(03)
[9]退火温度对SMAT处理Zr-4合金组织和性能的影响[J]. 赵西成,段晓鸽,张聪慧,何晓梅. 材料热处理学报. 2009(05)
[10]Friction and Wear Behaviors of Nanostructured Metals[J]. Zhong HAN~+ Yusheng ZHANG Ke LU Shenyang National Laboratory for Materials Science,Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China. Journal of Materials Science & Technology. 2008(04)
博士论文
[1]铁基合金表面纳米化过程及相关金属学问题研究[D]. 杜华云.太原理工大学 2010
硕士论文
[1]表面机械研磨及渗氮作用下纯铁显微组织与力学性能研究[D]. 崔晓倩.东北大学 2012
[2]工业纯钛及TC4钛合金的深冷处理研究[D]. 陈劲松.湖南大学 2011
[3]深冷处理对AZ31镁合金TIG焊接接头组织和性能的影响[D]. 景转珍.太原科技大学 2011
[4]纯铁与35CrMo钢表面纳米化及相关问题研究[D]. 马靳河.太原理工大学 2007
本文编号：3228861
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