分享到:

金属材料表面自纳米化及其研究现状

纳米材料自问世以来,就以其独特的优异性能如高强度、良好的塑性变形能力(包括超塑性)、高比热、高热膨胀系数以及独特的理化性能等引起了人们的高度重视。一直以来,人们对纳米材料进行了广泛而深入的研究。在纳米材料的制备技术、制备方法、性能及其应用领域的探索和拓展等方面都取得了长足的进步。很多工程上的应用只需要改善材料的表面性能,就可以提高整个材料的综合服役性能和使用寿命,因为材料的失效一般源于材料的表面,如材料的疲劳、磨蚀疲劳、腐蚀、摩擦磨损等。另外,为了改进一些常见的材料加工工艺,如材料的表面渗氮、渗铬,异种金属材料的固态扩散焊接等,迫切需要改善材料的表面性能。显然,把纳米技术与表面改性技术相结合,实现材料的表面纳米化,将是一个非常有潜力的领域。近年来,徐滨士等[1-2]提出纳米表面工程的概念,为材料表面改性开创了新的途径。在2000年国际纳米材料大会上,卢柯[3]等提出的结构材料表面纳米晶化被认为是最有可能在结构材料上取得突破的纳米...  (本文共4页) 阅读全文>>

重庆大学
重庆大学

金属材料表面自纳米化工艺、表征及机理研究

本文采用喷丸的方式分别对0Cr18Ni9Ti不锈钢、TA17钛合金、HRB400低碳钢以及AZ31镁合金进行了表面机械研磨处理。借助金相观察、扫描电镜观察、透射电镜观察、X射线衍射分析以及显微硬度测试等手段对经过处理的试样进行了详细的表征。研究结果表明,在0Cr18Ni9Ti不锈钢、TA17钛合金、HRB400低碳钢表面获得了纳米结构层,通过喷丸的方式实现了这三种金属材料的表面自纳米化;在AZ31镁合金表面仅获得亚微米级的超细晶粒,没有得到纳米结构层。经过表面机械研磨处理后,0Cr18Ni9Ti不锈钢试样表面产生了剧烈的塑性变形,并从最表面到基体形成了这样一个梯度结构:剧烈塑性变形层、过渡层以及基体,其中剧烈塑性变形层又可以分为纳米结构层和超细结构层。剧烈塑性变形层的深度随处理时间的增加而增加并最后稳定在250μm左右,而试样表面全部变形层的深度则可达700μm左右,这也是喷丸时弹丸在0Cr18Ni9Ti不锈钢试样表面引起的应力...  (本文共154页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京理工大学
南京理工大学

高速旋转丝变形表面纳米化及其对离子渗氮的影响

利用强烈塑性变形诱发晶粒细化的机理,构建了高速旋转丝变形实验装置,分别对低碳钢、工业纯钛进行了表面处理,探讨实现表面纳米化的可行性。运用X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等研究变形处理后样品的显微结构变化特征。运用显微硬度计对处理样品表面性能进行测试分析。结果表明:经过普通镀铜钢丝轮高速旋转塑性变形处理后,在低碳钢表面可以形成厚度为10~15μm左右的纳米晶层,最表面层的平均晶粒尺寸约为8nm,晶粒尺寸沿深度方向不断增大;表层显微硬度显著提高,与心部基体相比,提高了2倍以上,最高达到约491HV0.05。工业纯钛表面层晶粒细化至纳米量级,尺寸为15nm左右,沿深度方向,晶粒尺寸逐渐增大;表面层硬度高达489HV0.05,约为基体硬度的3倍,随着距表面深度的增加,显微硬度逐渐降低。研究了低碳钢和工业纯钛在高速旋转丝变形表面纳米化处理前后的离子渗氮行为。实验结果发现:在500℃以下渗氮时,经过表面纳米化预处理的低碳钢,其表层...  (本文共99页) 本文目录 | 阅读全文>>

《材料导报》2009年21期
材料导报

金属材料表面自身纳米化研究进展

0前言纳米材料定义[1,2]为物理尺度(如晶粒尺寸)在1~100nm范围的材料可被认为是超细晶粒和高体积分数界面的多晶材料。最早的纳米材料是由Birringer[3]采用惰性气体凝聚技术合成的,纳米材料的合成方法[4,5]有气相、液相和固相合成。自从20多年前德国科学家Herbert Gleiter首先提出纳米结构的新思想以来,纳米材料的研究得到了迅速发展。对通过强烈塑性变形来制备大块纳米金属材料已经进行了广泛研究[6]。制备大块纳米晶常用的方法有非晶晶化法、高压扭转变形法(SPTS)、等通道挤压法(ECA)、等通道转角挤压法(ECPA)。晶粒细化后能明显提高材料的强度和摩擦性能,但大块纳米晶材料的发展存在2个障碍,首先是很难制备出无孔隙和无污染的样品,其次是由于制备样品尺寸和成本的限制,块状纳米晶目前的合成方法还不适合工业化生产。金属工程材料的失效往往发生在材料的表面,例如疲劳裂纹、摩擦磨损、腐蚀等。采用表面自身纳米化技术可在...  (本文共5页) 阅读全文>>

《国际学术动态》2006年03期
国际学术动态

复合材料及纳米工程研究的新进展

第12届国际复合材料及纳米工程会议(12thA nnual International Conference on Com posites/N ano E ngineering,ICCE-12)于2005年8月1~6日在西班牙Tenerife举行。八月的Tenerife火山岛风和日丽,该岛是西班牙金丝雀群岛中的最大的岛之一,位于北纬28°和西经16°,在大西洋中靠近非洲西海岸处,一直是世界上著名的旅游和度假胜地。共有来自50多个国家的650余名代表参加了会议,会议由包含10多个中国科研机构在内的106个学术组织联合举办。会议邀请了9名在国际复合材料和纳米工程方面有杰出贡献的著名学者进行主题发言,他们分别对当前复合材料和纳米工程领域中关键问题进行了演讲。会议还有26个邀请发言,此次大会分为10个分会场。其中华中科技大学马南钢担任金属纳米复合材料分会主席,并宣读论文《有序阵列在急冷M g-M gO-M g2N i复合材料中的生长和纳...  (本文共8页) 阅读全文>>

《新技术新工艺》2015年03期
新技术新工艺

表面机械自身纳米化研究进展

的晶粒取向趋于随机,多取向的反复机械塑性变形,位错的交换作用,可以使表面塑性变形的晶粒细化至纳米级[20-24]。1.1板状材料自纳米化制备方法板状材料自纳米化制备方法是一种采用非平衡加工工艺的处理方法,即外加重复载荷作用于金属材料表面,增加多晶体金属材料表面的自由能,使表面组织产生不同方向的强烈塑性变形,从而逐渐将材料表层的粗晶组织细化至纳米量级[25]。材料表面自纳米化的原理如图1所示。在材料进行表面自纳米化操作之前,首先将平板状材料固定于容器的上壁,容器内充满惰性保护气体。底部放置适当尺寸的不锈钢或硬质钢球弹丸。整个容器在底部振动发生器的带动下做平行于纸面的上下振动。弹丸在振动发生装置的带动下,沿着各个方向与平板状材料发生碰撞。弹丸与样品碰撞的局部因应力较复杂,易发生塑性变形(图1b中虚线表示变形区的大小和范围)。随着弹丸与板状材料碰撞次数的增多,塑性变形区域内由于碰撞产生位错相互作用,相互交叠,使大晶粒被逐步切割形成亚晶...  (本文共5页) 阅读全文>>

《热处理技术与装备》2008年01期
热处理技术与装备

浅析表面自身纳米化及其应用进展

0前言表面纳米化处理是近几年表面强化方法研究的热点之一。这种技术将纳米晶体材料的优异性能与传统工程金属材料相结合,在工业应用上具有广阔的应用前景。众所周知,工程结构材料的失效多始于表面,而且材料的疲劳、腐蚀、磨损对材料的表面结构和性能很敏感。因此,表面组织和性能的优化就成为提高材料整体性能和服役行为的有效途径。1999年,Lu等[1]提出了金属材料表面自身纳米化(Suface Self-Nanocrystallization,SNC)的概念,即在材料自身表面形成具有纳米结构的表面层。纳米结构表层与基体之间没有明显的界面,处理前后材料的外形尺寸基本不变。这种表面自身纳米化技术,一方面克服了目前三维大尺寸纳米晶体材料制备的技术困难,另一方面又将纳米材料的优异性能应用到了传统工程材料的表面改性技术中。因此,这种新材料新技术具有很大的工业应用价值。目前,表面纳米化的研究主要集中于机械加工的方法。本文将简要介绍表面自身纳米化处理的技术特点...  (本文共5页) 阅读全文>>