张聪惠
,
宋薇
,
朱姗姗
,
王耀勉
,
王洋
稀有金属材料与工程
对工业纯锆进行表面机械研磨处理(SMAT),实现其表面纳米化,并引入残余压应力场.采用偏光显微镜(PM)、透射电子显微镜(TEM)对SMAT处理试样显微组织进行表征,利用X射线应力仪测试不同循环加载周次下距试样表面不同深度处宏观残余应力.研究不同循环加载周次下距表层不同深度处X射线衍射峰半高宽的变化特征,并采用Voigt函数拟合X射线衍射峰,得到微观应变和位错密度的分布特征.结果表明:循环加载初期残余应力释放率最大,约为25％,随着循环加载周次增加残余应力释放率趋于稳定;不同循环加载周次下,随距表层深度增加,X射线衍射峰半高宽、微观应变和位错密度逐渐降低后趋于稳定;随着位错密度降低,残余压应力逐渐增加,位错密度值稳定于约2×1010cm-2时所对应的深度,和最大残余压应力对应的深度基本一致.循环载荷下残余应力释放是通过微观塑性变形过程中位错运动来实现.
关键词:
工业纯锆
,
循环加载
,
残余应力释放
,
半高宽
,
位错密度
张聪惠
,
何晓梅
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2009.06.001
表面机械研磨处理可以使工业纯钛形成纳米表面层, 通过扫描电镜、透射电镜和高分辨电镜观察SMAT处理后的工业纯钛表层组织, 并研究了工业纯钛表面纳米化机制. 工业纯钛表面纳米化机制为: 孪晶的形成和孪晶的交割使得原始晶粒尺寸减小, 同时使晶格取向发生改变, 有利于位错滑移; 孪晶通过自身交割, 以及位错密度增加及其相互作用, 形成了细小的孪晶与胞状组织; 胞状组织转变为多边形亚晶; 亚晶不断吸收位错形成大角度晶界, 亚晶以及取向不同的细小孪晶逐渐转变为随机取向的纳米晶.
关键词:
表面机械研磨
,
工业纯钛
,
表面纳米化机制
张聪惠
,
于飞
,
解钢
,
王耀勉
,
何晓梅
稀有金属材料与工程
对工业纯锆进行了不同时间的机械研磨处理(SMAT),利用透射电子显微镜(TEM)和x射线衍射仪(XRD)对试样表层平均晶粒尺寸和平均微观畸变进行了分析表征,采用光学显微镜(OM)观察了试样的横截面显微组织,利用x射线应力仪测试了试样距表面不同深度的宏观残余应力.结果表明,SMAT处理可以实现工业纯锆的表面纳米化,并且在试样的最表层形成了厚约10 μm的纳米结构.试样表面平均微观畸变随着SMAT处理时间的增加逐渐增大,处理时间为60 min时,平均微观畸变约为0.41％.试样表层的宏观残余应力为压应力,且表层残余压应力由表面到基体先增大而后减小.随着处理时间的增加,试样表面残余压应力σsrs先增大而后减小;最大残余压应力σmrs先增大而后趋于稳定,约为-620 MPa;最大残余压应力距表面的距离zm和残余压应力场深度Z0均逐渐增大.
关键词:
工业纯锆
,
表面纳米化
,
微观畸变
,
最大残余应力
张聪惠
,
解钢
,
王耀勉
,
何晓梅
稀有金属材料与工程
利用超声喷丸(USSP)技术对TC4钛合金进行表面纳米化处理,并采用X射线衍射(XRD)仪、金相显微镜(OM)和透射电镜(TEM)对处理试样的晶粒尺寸、微观应变、微观组织及其演变过程进行了分析.结果表明:随着USSP处理时间的延长,表层晶粒尺寸由15 min的55 nm降低到60 min的26 nm左右,而微观应变则由0.173％增加至0.263％.随塑性变形量的增加,表层位错密度增加,进而形成位错墙、位错胞,并逐步形成亚晶;变形量进一步增加,晶粒继续细化、取向差逐渐增大得到随机分布的纳米晶,从而获得了具有梯度结构的表面纳米化TC4合金.
关键词:
TC4钛合金
,
表面纳米化
,
超声喷丸
,
位错
,
机理
张聪惠
,
何晓梅
,
兰新哲
,
刘大利
稀有金属材料与工程
采用表面机械研磨法(SMAT)对Zr-4合金进行处理,在其表面制备出纳米结构表层,并在不同温度下对其进行退火.利用偏光显微镜、X射线衍射仪、透射电镜、显微硬度计和电化学测量仪等分析手段,研究了SMAT处理Zr-4合金经不同温度退火后,其纳米表层组织、硬度的热稳定性,以及退火对耐腐蚀性能的影响.结果表明,SMAT处理Zr-4合金经低于350℃退火,其表层纳米晶组织、晶粒尺寸、显微硬度具有一定的热稳定性;Zr-4合金经SMAT处理实现表面纳米化后,其在1mol/L H2SO4溶液中的耐腐蚀性能降低,进一步对其在低于350℃进行退火,其耐腐蚀性能得到改善,且退火后的耐腐蚀性能要优于原始未经SMAT处理的Zr-4合金.
关键词:
Zr-4合金
,
表面纳米化
,
退火
,
组织
,
耐腐蚀性能
刘大利
,
张聪惠
,
李中奎
,
周军
,
石明华
,
田锋
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2012.02.029
以Zr-1.0Sn-1.0Nb-Fe合金为研究对象,对其挤压管坯、一次冷轧管坯及二次冷轧管坯进行真空退火处理,并采用偏光显微镜对每道次退火后的金相组织进行观察分析,研究了不同挤压温度以及不同退火制度对Zr-Sn-Nb-Fe合金再结晶退火处理的影响.结果表明:同一加工态下,600℃的挤压管坯在640℃/2 h退火发生再结晶程度大于640℃的挤压管坯,再结晶温度随挤压温度的降低而降低；在600℃的退火温度下,延长保温时间对锆合金再结晶程度影响不大；对挤压管坯、一次冷轧管坯的最佳退火温度为600℃/2 h,二次冷轧管坯的最佳退火温度为580℃/2 h或590℃/2 h.
关键词:
Zr-Sn-Nb-Fe合金
,
再结晶退火
,
加工热处理
张聪惠
,
于飞
,
王耀勉
,
何晓梅
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.01.001
对退火态工业纯锆试样分别进行了5,15,30和45 min的表面机械研磨处理,利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了试样的微观组织,对其表层晶粒尺寸进行了X射线衍射分析、采用维氏显微硬度仪测量了沿层厚方向的硬度,并进行了室温拉伸性能测试.实验表明,经过表面机械研磨处理,在强烈塑性变形作用下试样表层晶粒尺寸能够细化到纳米尺度,而且随处理时间增加而进一步降低,经过45 min处理后试样表层晶粒尺寸可以达到25 nm左右;处理后在试样的次表层形成了一定深度的变形层,具有较高的孪晶密度,并且变形层厚度随处理时间延长而提高.试样表层形成的纳米结构使其显微硬度获得了显著提高,并随处理时间增加而进一步提高;沿层厚方向试样显微硬度逐渐降低,与微观组织的变化一致.拉伸试验表明,表面机械研磨能够使试样得到强化.随处理时间的增加,试样屈服强度和抗拉强度能够得到明显改善,而试样的延伸率则随处理时间的增加而降低.对经过45 min处理的试样,其屈服强度和抗拉强度分别为324和414 MPa,相对于原始试样分别提高了11.7％和8.7％,延伸率为23％,降低了30.9％,拉伸断口主要形貌特征为韧窝,处理层和中心层呈现不同的组织特征.
关键词:
工业纯锆
,
表面机械研磨处理
,
拉伸性能
,
晶粒尺寸
张聪惠
,
兰新哲
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2006.04.027
采用水作分散介质,聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)为保护剂,抗坏血酸作还原剂,较高浓度的氯金酸溶液为原料,在弱酸性条件下通过化学还原法制得球状、最大粒径为20 nm的金溶胶.考察了还原剂用量、介质pH值、分散剂用量、温度等因素对金粒径的影响,并得到制备稳定的纳米金溶胶的较优条件:pH=3～5,PVP/HAuCl4=1,抗坏血酸/Au(摩尔比)=3,常温.此方法具备不用搅拌、金不返溶、成本低的优点.
关键词:
纳米
,
溶胶
,
球状
,
超细金粉
,
PVP
,
抗坏血酸
张聪惠
,
解钢
,
宋薇
,
王耀勉
,
何晓梅
稀有金属
采用超声波喷丸技术(USSP),在TC4材料上制备出具有纳米晶结构特征的表面层,通过采用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜、疲劳试验机及表面粗糙度仪等检测设备,对USSP处理后TC4钛合金组织与性能进行了表征.结果表明,经USSP处理后TC4表面产生剧烈塑性变形,组织细化至纳米级;实验测得USSP处理试样疲劳极限有所提高,疲劳极限最大提高了10.64％;裂纹源萌生于试样表面,疲劳断口由未处理的河流状变为处理后的波浪状;经USSP处理后粗糙度越小,缺口应力集中越小,对应疲劳性能越好.
关键词:
超声波喷丸
,
疲劳性能
,
粗糙度
,
断口
张聪惠
,
兰新哲
,
赵西成
,
段晓鸽
稀有金属材料与工程
选用表面机械研磨技术(SMAT)处理密排六方结构Zr-4合金的表面,实现Zr-4表面纳米化,并利用X射线衍射(XRD)对比分析不同时间SMAT处理Zr-4合金表面平均晶粒尺寸.SMAT处理15 min时Zr-4合金表面平均晶粒尺寸最小,约为20 nm.利用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)对其纳米化表层结构进行表征,并研究了其表面纳米化机制.
关键词:
Zr-4合金
,
表面机械研磨
,
表面纳米化
,
位错
,
孪晶
