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表面机械研磨处理Mg-Gd-Y合金不同应变层的时效硬化行为和机理

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稀有金属材料与工程 2021年第7期50卷 2577-2583页

作者：任宏伟宁江利徐博李旭东李欣康苑潇逸华北理工大学冶金与能源学院军用关键材料国防特色学科河北唐山063210 现代冶金技术教育部重点实验室河北唐山063210

采用表面机械研磨处理(SMAT)在Mg-Gd-Y合金中获得了梯度组织结构,通过维氏硬度计和透射电子显微镜对试样中不同应变层的时效硬化行为和机理进行了研究。结果表明,SMAT后合金表面梯度组织可以分为3层:剧烈应变层、中等应变层和无影响层。... 详细信息

采用表面机械研磨处理(SMAT)在Mg-Gd-Y合金中获得了梯度组织结构,通过维氏硬度计和透射电子显微镜对试样中不同应变层的时效硬化行为和机理进行了研究。结果表明,SMAT后合金表面梯度组织可以分为3层:剧烈应变层、中等应变层和无影响层。在225℃时效,不同应变层的时效硬化行为表现出明显差异。出现峰时效的时间由剧烈应变层、中等应变层到无影响层依次延长;而峰时效时的硬度增量则依次增大。这与不同应变层中沉淀相的形态、分布以及与位错等缺陷的相互作用有关。剧烈应变层显示了最短的峰时效时间和最高的峰时效硬度,说明SMAT表面纳米化对促进Mg-Gd-Y合金的时效硬化有显著效果。

关键词：表面机械研磨处理梯度组织 Mg-Gd-Y合金时效硬化行为

表面机械研磨处理纯铜的宏-细观耦合数值研究

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稀有金属材料与工程 2021年第11期50卷 3957-3965页

作者：王成胡兴远李开发李坤王龙王传礼安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学矿山智能装备与技术安徽省重点实验室安徽淮南232001

发展一种耦合宏-细观的数值模拟方法,多尺度研究表面机械研磨处理(SMAT)纯铜的动态晶粒细化行为及残余应力状态。首先建立SMAT宏观有限元模型,计算SMAT细化的晶粒尺寸;然后根据平均晶粒尺寸建立细观多晶体模型,并将SMAT宏观有限元模型... 详细信息

发展一种耦合宏-细观的数值模拟方法,多尺度研究表面机械研磨处理(SMAT)纯铜的动态晶粒细化行为及残余应力状态。首先建立SMAT宏观有限元模型,计算SMAT细化的晶粒尺寸;然后根据平均晶粒尺寸建立细观多晶体模型,并将SMAT宏观有限元模型计算的滑移阻力导入到晶体塑性本构模型,同时将宏观模型输出的应变场转换成多晶体模型的位移边界条件;最后进行当前材料硬化状态下的晶体塑性有限元计算,进而分析宏观模型中一个材料点处细观组织结构的应力状态和晶粒取向分布。结果表明,在SMAT过程中,随着多弹丸不定向冲击次数的增加,纯铜表层细化的晶粒尺寸逐渐减小,表面宏、细观残余压应力逐渐增大,但晶粒取向分布的不均匀度呈现出先增大后减小的趋势。

关键词：表面机械研磨处理晶粒细化残余应力位错密度演化宏-细观耦合数值模拟

表面机械研磨处理制备纳米晶Ni的晶粒生长动力学

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材料热处理学报 2011年第S1期32卷 121-126页

作者：李伟刘平马凤仓刘新宽陈小红戎咏华上海理工大学材料科学与工程学院上海200093 上海交通大学材料科学与工程学院上海200240

利用表面机械研磨处理(SMAT)技术在纯Ni上制备一定厚度的纳米晶表层,利用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)研究了纳米晶Ni的晶粒生长动力学,计算了描述晶粒生长动力学的时间指数n和晶粒生长激活能Q。研究表明,纳米晶Ni在423～723 K退火时... 详细信息

利用表面机械研磨处理(SMAT)技术在纯Ni上制备一定厚度的纳米晶表层,利用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)研究了纳米晶Ni的晶粒生长动力学,计算了描述晶粒生长动力学的时间指数n和晶粒生长激活能Q。研究表明,纳米晶Ni在423～723 K退火时的时间指数n约为0.14。当纳米晶Ni在423～523 K退火时,其晶粒生长激活能Q为32.1 kJ/mol,表明在这一温度区间内晶粒生长由晶界和亚晶界的微结构重新排列所控制;当纳米晶Ni在523～723 K退火时,晶粒生长激活能Q为121.3 kJ/mol,表明在这一温度区间内晶粒生长由晶界扩散所控制。TEM观察表明纳米晶Ni在较高温度下退火时出现异常的晶粒长大现象。

关键词：表面机械研磨处理纳米材料晶粒生长动力学镍热稳定性

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表面机械研磨处理的纯铜拉伸形变机制

材料研究学报 2005年第5期19卷 531-536页

作者：邢长海王科刘刚吴世丁中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室太原理工大学

采用扫描电镜电子通道衬度技术(SEM-ECC)研究了表面机械研磨处理(SMAT)铜表面在室温拉伸的形变特征.结果表明:剪切带是纳米晶层、亚微晶层以及由位错胞组成的过渡层的共同形变特征,在不同的结构表层,剪切带的形貌略有差别.纳米晶层和亚... 详细信息

采用扫描电镜电子通道衬度技术(SEM-ECC)研究了表面机械研磨处理(SMAT)铜表面在室温拉伸的形变特征.结果表明:剪切带是纳米晶层、亚微晶层以及由位错胞组成的过渡层的共同形变特征,在不同的结构表层,剪切带的形貌略有差别.纳米晶层和亚微晶层内的剪切带主要为沿平面界面剪切滑动的结果,而过渡层的形变主要是以SMAT处理前的初始晶粒为单元发生的,剪切带的形成基本符合晶体学规律.

关键词：金属材料表面机械研磨处理变形机制纯铜扫描电子显微镜电子通道衬度(SEM-ECC)

表面机械研磨处理对纯铜棘轮行为的影响:宏微观试验与本构模拟

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表面技术 2022年第11期51卷 58-69页

作者：杨康赵建锋何风阚前华赵君文张旭中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213 中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621999 西南交通大学力学与航空航天学院应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031 西南交通大学材料科学与工程学院成都610031

目的通过金属表面纳米化试验机制备出梯度结构纯铜,提升纯铜材料的疲劳寿命,并揭示其背后的机理。方法通过系统的宏观力学性能测试、微观组织表征以及本构模拟探究了表面机械研磨处理(Surface Mechanical Attrition Treatment,SMAT)对T... 详细信息

目的通过金属表面纳米化试验机制备出梯度结构纯铜,提升纯铜材料的疲劳寿命,并揭示其背后的机理。方法通过系统的宏观力学性能测试、微观组织表征以及本构模拟探究了表面机械研磨处理(Surface Mechanical Attrition Treatment,SMAT)对T2纯铜棘轮行为的影响。结果循环变形试验结果表明SMAT纯铜样品的循环失效圈数明显多于未处理纯铜样品的循环圈数,且SMAT纯铜样品在循环过程中的累积塑性变形明显小于未处理纯铜样品的累积塑性变形,即棘轮应变明显小于未处理纯铜样品的棘轮应变。电子背散射衍射(Electron Back Scattered Diffraction,EBSD)和X射线衍射分析(X-Ray Diffraction,XRD)表征发现:经过SMAT后,材料的晶粒尺寸均呈现由处理表面到材料芯部逐渐减小的梯度分布。且SMAT时间越长,样品的总位错密度越大。此外,基于应变梯度塑性理论模型对SMAT前后纯铜的单拉及循环变形响应进行了有限元模拟,模拟结果显示累积塑性应变沿深度方向(SMAT冲击方向)呈梯度分布,最大几何必需位错密度以及最大等效应力均出现在模型的次表层。同时,当模拟的循环圈数相同时,代表SMAT样品的梯度结构模型的棘轮应变明显低于代表未处理样品的均匀模型的棘轮应变。结论循环变形试验结果表明SMAT对于T2纯铜的棘轮应变有抑制作用,有限元模拟进一步揭示了SMAT对于棘轮应变的抑制效应以及背后的机理。

关键词：表面机械研磨处理循环变形棘轮应变微观表征应变梯度塑性理论有限元模拟

表面机械研磨处理中的扩散现象及其对纳米晶Fe-30wt%Ni合金磁性能的影响(英文)

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材料热处理学报 2010年第9期31卷 111-114页

作者：李伟刘平马凤仓陈小红戎咏华上海理工大学材料科学与工程学院上海200093 上海交通大学材料科学与工程学院上海200240

应用表面机械研磨处理(SMAT)工艺在Fe-30wt%Ni合金上制备出纳米晶表层,同时伴随形成了应变诱发马氏体。通过对表层形貌和成分的表征,发现在SMAT过程中钢球的Fe、Cr元素扩散入Fe-30wt%Ni合金样品的表层,从而导致了表层成分的变化。这种... 详细信息

应用表面机械研磨处理(SMAT)工艺在Fe-30wt%Ni合金上制备出纳米晶表层,同时伴随形成了应变诱发马氏体。通过对表层形貌和成分的表征,发现在SMAT过程中钢球的Fe、Cr元素扩散入Fe-30wt%Ni合金样品的表层,从而导致了表层成分的变化。这种成分的差异使纳米晶Fe-30wt%Ni合金的磁性能不同于原始合金,如室温饱和磁化强度(Ms)降低和居里温度(Tc)升高。

关键词：表面机械研磨处理纳米材料 Fe-Ni合金扩散磁性能

表面机械研磨处理后H13钢的等离子渗硼研究

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材料热处理学报 2007年第B08期28卷 154-157页

作者：吴晓春徐凌云汪宏斌上海大学材料科学与工程学院上海200072

为了提高热作模具钢H13的性能,延长模具的使用寿命,本试验将表面机械研磨(SMA)处理与等离子渗硼相结合。通过显微金相技术、扫描电子显微分析技术(SEM)、X射线衍射分析技术(XRD)以及辉光放电发射光谱技术(GDOS)分别对H13钢渗硼后的渗层... 详细信息

为了提高热作模具钢H13的性能,延长模具的使用寿命,本试验将表面机械研磨(SMA)处理与等离子渗硼相结合。通过显微金相技术、扫描电子显微分析技术(SEM)、X射线衍射分析技术(XRD)以及辉光放电发射光谱技术(GDOS)分别对H13钢渗硼后的渗层厚度、表面相组成以及元素逐层分布情况进行了探讨。研究结果表明在650℃×3h等离子渗硼处理后,纳米化表面便有Fe_2B相出现,次表面为扩散层,总渗入深度为30μm左右;在700℃×3h条件下,出现了Fe_2B和FeB的双相组织。而对于原始表面,在650℃×3h处理后表面没有任何硼化物出现,只产生了一定的扩散层。最终提出了表面纳米化之后实施低温渗硼的新型工艺。

关键词：表面机械研磨处理等离子渗硼渗层结构

表面机械研磨处理对Cu-10wt%Ni合金组织及性能的影响

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功能材料 2011年第S4期42卷 766-769页

作者：李玉荣林万明卫英慧侯利锋杜华云太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030024

对Cu-10%(质量分数)Ni合金进行表面机械研磨处理,采用X射线衍射仪、光学显微镜、显微硬度测试仪等对处理不同时间样品的组织及性能进行了分析。结果表明表面机械研磨处理后,Cu-10%(质量分数)Ni合金实现了表面纳米化。处理时间30min时,... 详细信息

对Cu-10%(质量分数)Ni合金进行表面机械研磨处理,采用X射线衍射仪、光学显微镜、显微硬度测试仪等对处理不同时间样品的组织及性能进行了分析。结果表明表面机械研磨处理后,Cu-10%(质量分数)Ni合金实现了表面纳米化。处理时间30min时,表面晶粒尺寸为42.92nm,随着处理时间的延长,晶粒逐渐细化,强烈变形层逐渐增厚。表面机械研磨90min时,样品表面附近平均晶粒尺寸达到最小约为31.03nm,平均应变为0.0828%。处理时间120min时,表面显微硬度达到228MPa,是基体组织的1.52倍。

关键词： Cu-10wt%Ni合金表面机械研磨处理晶粒尺寸表面硬度

表面机械研磨处理对AZ31表面电化学沉积羟基磷灰石膜的影响

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材料热处理学报 2016年第8期37卷 151-156页

作者：张西璐杜华云安艳丽刘宝胜卫英慧侯利锋郭春丽太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030024 山西医科大学基础医学院山西太原030001 太原科技大学材料科学与工程学院山西太原030024 山西工程技术学院山西阳泉045000

采用表面机械研磨(SMAT)技术对AZ31镁合金进行前处理,然后通过电化学沉积方法在其表面制备羟基磷灰石(HAP)膜层。采用XRD、SEM、3D光学轮廓仪及胶带法附着力测试对膜层的物相结构、表面形貌和膜层的结合力进行了分析。结果表明,SMATed... 详细信息

采用表面机械研磨(SMAT)技术对AZ31镁合金进行前处理,然后通过电化学沉积方法在其表面制备羟基磷灰石(HAP)膜层。采用XRD、SEM、3D光学轮廓仪及胶带法附着力测试对膜层的物相结构、表面形貌和膜层的结合力进行了分析。结果表明,SMATed样品上的HAP的结晶性较non-SMATed样品的增强,HAP膜在SMATed样品上的沉积速率明显增大,HAP膜层厚度由在non-SMATed样品的25μm增加到SMATed+HAP样品的40μm,而且HAP膜层与SMATed基体间结合强度明显提高。动电位极化、EIS测试表明SMATed+HAP样品的自腐蚀电流密度比non-SMATed+HAP样品降低了30.84%,腐蚀电位正移了80.3m V,抗腐蚀性能明显增强。在模拟体液的浸泡实验中SMATed+HAP样品表现出更好的生物活性,样品的的平均腐蚀失重率由non-SMATed+HAP样品的0.87 mg·mm-2·h-1降低到SMATed样品的0.46 mg·mm-2·h-1。

关键词：电化学沉积膜层羟基磷灰石表面机械研磨处理 AZ31镁合金