目的進一步拓寬低溫B-Cr-Re共滲技術(shù)的應(yīng)用。方法采用噴丸技術(shù)對20鋼表面進行預(yù)處理,處理的時間分別為0.5、1.0、1.5 h,然后進行低溫B-Cr-Re固體共滲及其力學(xué)性能研究,共滲溫度為600℃和650℃,保溫時間6 h。利用高分辨透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀等,對預(yù)處理后基體表層結(jié)構(gòu)和B-Cr-Re低溫擴散層組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能進行表征。結(jié)果經(jīng)噴丸處理后,基體表層發(fā)生嚴重塑性變形,晶粒發(fā)生破碎并逐漸細化,獲得平均晶粒尺寸分別為50、58、65nm的納米結(jié)構(gòu)層,晶界明顯增多。預(yù)處理時間越長,基體表層變形程度越嚴重,獲得的納米結(jié)構(gòu)越明顯;同時由于原子排列發(fā)生錯排,阻礙了基體表層位錯等缺陷的運動,故在基體表層觀察到高密度位錯等結(jié)構(gòu)缺陷。經(jīng)噴丸處理后,600℃下處理不同時間的B-Cr-Re低溫共滲層組織連續(xù)、均勻,存在孔洞,平均深度約為7、8、7μm,650℃下處理不同時間的B-Cr-Re低溫共滲層組織連續(xù)、均勻、致密,平均深度約為21、24、22μm,力學(xué)性能良好。結(jié)論噴丸處理后,基體表層存在較多的晶界和高密度位錯,為后續(xù)B-Cr-Re的低溫共滲提供了更多結(jié)構(gòu)和能量支... 

【文章來源】：表面技術(shù). 2020,49(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

低溫共滲裝置示意圖

圖2為不同時間噴丸基體表層結(jié)構(gòu)的TEM圖譜及電子衍射形貌。從圖2中可以看出，20鋼經(jīng)噴丸處理后，晶粒逐漸細化，達到了納米量級，如白色箭頭所示，平均晶粒尺寸分別為50、58、65 nm，晶界明顯增多。選擇圖2c紅色方框區(qū)域觀察了電子衍射形貌，如圖2d所示，可以看出，（220）、（200）、（110）晶面的電子衍射形貌由連續(xù)的衍射環(huán)構(gòu)成，表明出現(xiàn)了納米量級的晶粒尺寸，且晶粒呈隨機的晶體取向分布，這與圖2c的觀察結(jié)果一致�；w經(jīng)噴丸處理的過程中，基體表層會產(chǎn)生一定的應(yīng)力，主要是壓應(yīng)力，隨著壓應(yīng)力的增大，基體表層先發(fā)生彈性變形，隨后發(fā)生嚴重的塑性變形，且變形程度隨噴丸時間的延長逐漸增大。在壓應(yīng)力作用下，表層晶粒發(fā)生變形、破碎現(xiàn)象，晶格發(fā)生畸變，晶粒被逐漸細化，這樣的往復(fù)行為促使基體表層形成納米結(jié)構(gòu)層，晶粒細化到納米量級，表層晶界增多。從圖2中還可以觀察到，不同噴丸時間后，基體表層局域存在高密度的位錯。晶粒變形后，在基體表層局域原子發(fā)生錯排，原子沉積下來，阻礙相鄰原子的運動，形成不同類型的位錯，隨噴丸過程的進行，位錯發(fā)生塞積和增殖，導(dǎo)致位錯密度的增加，有的時候可能還會在局域產(chǎn)生孿晶和非晶區(qū)。圖3為噴丸1.5 h后基體表層結(jié)構(gòu)TEM圖譜。從圖3中白色方框區(qū)域觀察到高密度的位錯，這主要是因為噴丸時，鋼丸擊打到基體表面，破壞了基體表面局部的原子排列，產(chǎn)生位錯。壓應(yīng)力的產(chǎn)生，促使位錯開始運動，更多的晶界阻礙了位錯的運動速度，使位錯不斷發(fā)生增殖、塞積，大大提高了局部位錯的密度。強烈的冷變形造成基體表層形成細小的納米晶粒，其具體的尺寸可以通過測量試樣表層XRD衍射峰的半高寬（FWHM）來計算，表達式如下：

式中，βM2為測量的搖擺曲線半高寬；β2int為固有搖擺曲線半高寬；βG2為測量儀器引起的搖擺曲線寬化；βe2為微應(yīng)力引起的搖擺曲線寬化；βD2為晶粒尺寸引起的搖擺曲線寬化；β2r為樣品屈服引起的搖擺曲線寬化。2.2 B-Cr-Re共滲層形貌分析

【參考文獻】：
期刊論文
[1]噴丸強化對超高強度鋼耐腐蝕性能的影響[J]. 張丹峰,譚曉明,錢昂,戰(zhàn)貴盼.  裝備環(huán)境工程. 2020(02)
[2]脈沖頻率對Cr12MoV鋼固體滲硼工藝的影響[J]. 李鑫,趙作福,單東棟,劉亮,霍寶陽,莫梓睿,齊錦剛.  金屬熱處理. 2018(04)
[3]低碳鋼超聲噴丸表面納米化的研究[J]. 馮淦,石連捷,呂堅,盧柯.  金屬學(xué)報. 2000(03)



本文編號：3531328