在金屬材料表面制備納米化層可有效提升金屬材料的表面性能,延長(zhǎng)其服役壽命。滲碳實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行納米化預(yù)處理,能降低滲碳溫度,提高滲碳速度,提高零件的硬度,具有復(fù)合強(qiáng)化的效果。但是目前納米化前處理對(duì)滲碳的微觀催滲機(jī)制尚不明確,需要開展深入的研究。本文利用超音速微粒轟擊（SFPB）的方式對(duì)低碳鋼20Cr2Ni4WA進(jìn)行表面納米化預(yù)處理,之后分別在不同溫度下進(jìn)行滲碳實(shí)驗(yàn)。采用光學(xué)顯微鏡和透射電子顯微鏡對(duì)材料表面和截面微觀組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察,利用X射線衍射儀分析了納米層相結(jié)構(gòu),并借助顯微硬度計(jì)測(cè)量了材料表面和截面硬度,探討了納米化處理對(duì)試樣微觀組織、結(jié)構(gòu)、硬度以及滲碳過(guò)程的的影響;利用分子動(dòng)力學(xué)模擬軟件Lammps對(duì)納米化過(guò)程進(jìn)行模擬,分析了納米化過(guò)程中微觀缺陷的形成機(jī)制;使用Materials Studio對(duì)模擬了碳原子在缺陷中的擴(kuò)散過(guò)程,分析缺陷結(jié)構(gòu)對(duì)滲碳過(guò)程的影響。研究結(jié)果表明,超音速微粒轟擊處理能在低碳鋼20Cr2Ni4WA表面形成晶粒尺寸30nm以下的納米化層,細(xì)化微觀組織,明顯提高了材料表面的硬度;納米化模擬過(guò)程中,在外力作用下材料表面發(fā)生塑性變形,并在晶體內(nèi)部形成缺陷,先后產(chǎn)生空位、以及a... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

表面涂層/沉積納米化示意圖

圖 1.2 表面自身納米化示意圖自身納米化過(guò)程利用的是非平衡處理方法。這種方法主要分為兩類法和非平衡熱力學(xué)法。下面分別作介紹。面機(jī)械加工處理法加工處理法主要是利用外加載荷的重復(fù)作用，在不同方向上造成強(qiáng)表面的粗晶組織在這種強(qiáng)烈塑性變形下會(huì)慢慢細(xì)化，以至尺寸達(dá)到機(jī)械加工處理所形成的表面自身納米化包括三個(gè)部分[46]：首先，由形會(huì)在材料表層形成大量缺陷，如位錯(cuò)、層錯(cuò)以及剪切帶；然后，加到一定程度時(shí)，將發(fā)生湮沒(méi)、重組，形成具有亞微米尺度或者由于溫度升高且存在于表面，形變能較高的組織會(huì)發(fā)生再結(jié)晶，，這個(gè)過(guò)程一直發(fā)展，從而形成晶體學(xué)取向呈現(xiàn)隨機(jī)分布狀態(tài)的

圖 1.2 表面自身納米化示意圖化過(guò)程利用的是非平衡處理方法。這種方法主要衡熱力學(xué)法。下面分別作介紹。工處理法法主要是利用外加載荷的重復(fù)作用，在不同方向上晶組織在這種強(qiáng)烈塑性變形下會(huì)慢慢細(xì)化，以至處理所形成的表面自身納米化包括三個(gè)部分[46]：料表層形成大量缺陷，如位錯(cuò)、層錯(cuò)以及剪切帶定程度時(shí)，將發(fā)生湮沒(méi)、重組，形成具有亞微米尺度升高且存在于表面，形變能較高的組織會(huì)發(fā)生程一直發(fā)展，從而形成晶體學(xué)取向呈現(xiàn)隨機(jī)分布


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