發(fā)布時(shí)間：2017-11-01 11:31

  本文關(guān)鍵詞：梯度納米純鈦的表面完整性及力學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 工業(yè)純鈦 超聲噴丸 梯度納米 表面完整性 力學(xué)性能 疲勞性能

【摘要】：工業(yè)的快速發(fā)展對(duì)材料的表面性能的要求也越來越高,材料的失效破壞大多發(fā)生在表面。為了提高材料的服役壽命,表面強(qiáng)化技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。通過強(qiáng)烈塑性變形的方式材料表面可以獲得取向隨機(jī)的納米晶,同時(shí)晶粒尺寸沿厚度方向逐漸增大的梯度結(jié)構(gòu)。這種梯度納米結(jié)構(gòu)可以顯著提高材料的整體性能和服役壽命。作為一種綠色、高效的表面處理工藝,超聲噴丸處理能夠以較高的應(yīng)變速率在金屬構(gòu)件表面產(chǎn)生劇烈的塑性變形,從而獲得理想的表面性能。本文重點(diǎn)研究了超聲噴丸表面處理方式對(duì)工業(yè)純鈦表面完整性和對(duì)力學(xué)性能的改善。得出了以下結(jié)論：(1)通過金相實(shí)驗(yàn)、透射電子顯微鏡等測(cè)試方法研究經(jīng)超聲噴丸處理的工業(yè)純鈦梯度表層的顯微結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn),超聲噴丸處理將材料表面大體分成了三個(gè)區(qū)域：劇烈塑性變形區(qū)、過渡孿晶區(qū)和基體。隨著靜壓力和處理次數(shù)的增加,變形層的厚度也在增加。通過對(duì)不同深度位置的透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn),晶粒細(xì)化是機(jī)械孿生、位錯(cuò)滑移等多種方式共同作用的結(jié)果。(2)經(jīng)過超聲噴丸處理后表面粗糙度得到明顯改善。由于晶粒細(xì)化、應(yīng)變硬化等原因,梯度層硬度值明顯提高,形成殘余壓應(yīng)力場(chǎng)。在400℃下保溫1個(gè)小時(shí),梯度層晶粒首先開始異常長大。(3)通過納米壓痕和單軸拉伸的方式獲取超聲噴丸處理后樣品的微觀和宏觀力學(xué)性能。經(jīng)過處理后,梯度層彈性模量略有降低,納米硬度和屈服強(qiáng)度提升明顯。通過單軸拉伸實(shí)驗(yàn)研究表明經(jīng)過超聲噴丸處理后屈服強(qiáng)度提高,韌性下降,但韌性也在30%以上,具有良好的強(qiáng)度-塑性匹配。(4)拉-壓疲勞試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)表明超聲噴丸處理可以有效地阻止裂紋在表面萌生,提高了疲勞壽命。熱處理后試樣的疲勞壽命進(jìn)一步提高。
【關(guān)鍵詞】：工業(yè)純鈦 超聲噴丸 梯度納米 表面完整性 力學(xué)性能 疲勞性能
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG146.23;TG668
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-22
• 1.1 引言9
• 1.2 表面納米化技術(shù)的研究現(xiàn)狀9-14
• 1.3 表面納米化對(duì)材料力學(xué)性能影響的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 表面納米化對(duì)材料疲勞影響的研究現(xiàn)狀16-20
• 1.5 本文研究的內(nèi)容與意義20-22
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料與方法22-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法22-28
• 2.2.1 超聲噴丸設(shè)備及加工方法22-24
• 2.2.2 表面完整性測(cè)試方法24-27
• 2.2.3 力學(xué)性能測(cè)試方法27-28
• 2.3 疲勞性能測(cè)試28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 梯度納米純鈦的表面完整性研究30-42
• 3.1 超聲噴丸對(duì)純鈦組織形貌的影響30-32
• 3.1.1 不同靜壓力對(duì)組織形貌的影響30-31
• 3.1.2 不同加工次數(shù)對(duì)組織形貌的影響31-32
• 3.2 梯度納米表層的透射電鏡研究32-36
• 3.3 X射線衍射分析36-37
• 3.4 超聲噴丸處理對(duì)硬度的影響37
• 3.5 超聲噴丸處理對(duì)表面粗糙度的影響37-38
• 3.6 超聲噴丸處理對(duì)殘余應(yīng)力的影響38-39
• 3.7 梯度納米結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性39-41
• 3.8 本章小結(jié)41-42
• 第四章 梯度納米純鈦的力學(xué)性能42-53
• 4.1 納米壓痕測(cè)試分析表面強(qiáng)化層的力學(xué)性能42-49
• 4.1.1 納米壓痕載荷-位移曲線42-44
• 4.1.2 用納米壓痕法測(cè)量材料的彈性模量與硬度44-45
• 4.1.3 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系45-49
• 4.2 納米壓痕試驗(yàn)結(jié)果分析49-51
• 4.3 超聲噴丸處理對(duì)拉伸性能的影響51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第五章 梯度納米純鈦的疲勞性能53-58
• 5.1 超聲噴丸處理對(duì)疲勞性能的影響53-54
• 5.2 疲勞斷口分析54-57
• 5.3 本章小結(jié)57-58
• 第六章 總結(jié)與展望58-60
• 6.1 研究總結(jié)58-59
• 6.2 研究展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-67
• 致謝67

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