金属材料高能喷丸表面纳米化研究

发布时间：2017-06-21 18:04

  本文关键词：金属材料高能喷丸表面纳米化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 工程上绝大多数零件的失效都是从表面开始的，因此开发新的表面强化技术对提高机械零件的使用寿命具有重要的意义。表面纳米化被认为是最具前景的表面技术之一。 本文利用高能振动喷丸技术对低碳钢和工业纯钛进行了表面纳米化处理。通过光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)，显微硬度计和表面粗糙度仪等对样品进行观察测试，分析了喷丸强度与喷丸时间、喷丸距离、输入的频率、弹丸尺寸和数量等喷丸工艺参数之间的关系，以及样品的硬度、粗糙度的变化。 实验结果表明，高能喷丸处理可在低碳钢和工业纯钛表面得到一定深度的纳米层和剧烈塑性变形层。喷丸时间越长，样品表面的形变层越深。表面硬度随喷丸时间的延长而提高，并且硬度由表面到心部逐渐降低。喷丸过程中，样品的表面粗糙度刚开始时增加很快，最后将在某一值附近波动。平板样品喷丸后的翘曲高度与表面变形层深度有较好的对应关系，可以用来衡量喷丸强度的大小。喷丸工艺参数对样品喷丸后的翘曲高度有很大的影响；随着喷丸距离的增加，喷丸相同时间后样品的翘曲高度也逐渐增加，，达到最大值后开始下降；弹丸的装入数量也有类似的规律，即先随着装入量的提高不断提高，达到一定量后下降；采用较大的弹丸直径和较高的输入频率，喷丸后样品的翘曲高度也将提高。 对表面变形层的微观分析表明，经纳米化处理后，低碳钢表层变形层深度随喷丸时间的延长而增加，但在喷丸开始阶段增加较快，然后趋于平缓。经2小时喷丸后深度可达80微米，表层纳米晶粒可以细化到20纳米左右。高能喷丸也可以使密排六方金属表面纳米化。工业纯钛经喷丸处理后，表面变形层深度可达200多微米，表层晶粒尺寸也可以细化到22纳米左右。
【关键词】：表面纳米化 低碳钢 工业纯钛 喷丸 剧烈塑性变形
【学位授予单位】：大连铁道学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：TG668
【目录】：

• 第一章 绪论8-27
• 1．1 纳米晶体材料8-19
• 1．1．1 概述8-9
• 1．1．2 纳米晶体材料的结构与特征9-11
• 1．1．3 纳米晶体材料的特性11-14
• 1．1．4 纳米晶体材料的制备方法14-19
• 1．2 表面纳米化19-24
• 1．3 钛及钛合金的表面强化24-25
• 1．4 课题的研究背景和内容25-27
• 第二章 实验材料与方法27-31
• 2．1 实验原材料27
• 2．2 实验设备27-28
• 2．3 分析和测试方法28-31
• 2．3．1 X-射线衍射28
• 2．3．2 扫描电镜28
• 2．3．3 透射电镜观察28-29
• 2．3．4 显微硬度测量29
• 2．3．5 表面粗糙度29-31
• 第三章 实验结果和分析31-59
• 3．1 喷丸工艺参数对低碳钢板翘曲高度的影响31-39
• 3．1．1 喷丸距离的影响31-34
• 3．1．2 弹丸直径和输入频率的影响34-37
• 3．1．3 弹丸装入数量的影响37-39
• 3．2 不同翘曲高度下的金相组织39-42
• 3．3 退火样品的实验验证42-46
• 3．3．1 喷丸时间对样品喷丸后翘曲高度的影响42-43
• 3．3．2 喷丸时间和喷丸距离对变形层深度的影响43-46
• 3．4 喷丸时间对退火样品表层组织的影响46-49
• 3．5 表面变形层的硬度变化49-51
• 3．6 X射线结果51-53
• 3．7 TEM结果53-55
• 3．8 喷丸工艺参数对样品表面粗糙度的影响55-56
• 3．9 工业纯钛的表面纳米化探讨56-59
• 结论59-60
• 参考文献60-66
• 攻读硕士期间发表论文66-67
• 致谢67

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 康燕平;李元东;王晓东;高坤;;镁、铝合金表面自纳米化研究现状[J];材料导报;2011年23期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 崔泽琴;AZ31B镁合金脉冲激光加工行为的研究[D];太原理工大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 康燕平;半固态成形AZ91D镁合金表面纳米化技术研究[D];兰州理工大学;2011年

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3 刘宝胜;镁合金表面纳米化显微结构和晶粒细化机理研究[D];太原理工大学;2007年

4 刘海英;超声喷丸强化机理的研究[D];太原理工大学;2008年

5 毕海香;纯铜表面纳米化及其扩散性能研究[D];太原理工大学;2008年

6 祝玲;316L不锈钢表面纳米化组织与性能研究[D];南京理工大学;2010年

7 杜婷;时效和蠕变对预变形SUPER304H奥氏体不锈钢析出行为和晶间腐蚀性能的影响[D];西安理工大学;2009年

8 李楠;0Cr18Ni9不锈钢和2A12铝合金表面纳米化及其热稳定性研究[D];西安理工大学;2009年

9 王翠英;基于大振幅级联式变幅杆超声喷丸的实验研究[D];太原理工大学;2010年

10 史美霞;低碳钢表面纳米化组织结构及性能研究[D];太原理工大学;2010年

  本文关键词：金属材料高能喷丸表面纳米化研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：469464