316L奧氏體不銹鋼由于其優(yōu)異的耐腐蝕性能和良好的塑性變形能力等特點,廣泛應用于醫(yī)藥、化工、生物體植入以及核能等領域,但其疲勞性能較低。已有工作表明,將金屬材料晶粒細化為納米晶或超細晶,可提高其應力控制下的疲勞性能,但往往由于其低的塑性變形能力降低了應變控制下的疲勞性能,并由于提高材料的活性而降低其耐腐蝕性能。通過在金屬材料上制備一層梯度納米結(jié)構(gòu)（Gradient nanostructure,GNS）表層,有望在提高其強度的同時保持良好的塑性,從而同時提高材料在應力和應變控制下的疲勞性能。本工作通過發(fā)展溫度可控的表面機械滾壓處理（Surface mechanical rolling treatment,SMRT）在 316L 不銹鋼上制備出晶粒尺寸和相組成可控的GNS表層,研究了 GNS樣品在應力和應變控制下的疲勞性能及機理,并研究了 GNS層中晶粒尺寸和相組成對應變控制下疲勞性能的影響及機理。另一方面,通過將SMRT與熱處理相結(jié)合,調(diào)控了 GNS表層的微觀結(jié)構(gòu)、成分和相組成,提高了 316L不銹鋼的耐腐蝕性能。所取得的主要結(jié)論如下:1)通過加工溫度為280℃的控溫SMRT（W-SMR... 

【文章來源】：中國科學技術(shù)大學安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１依據(jù)形成納米結(jié)構(gòu)的晶粒（結(jié)構(gòu)單元）的幾何形貌與化學成分對納米材料進行??分類的示意圖ｗ

?第一章緒論???Ｖａｃｕｕｍ??＾?Ｓａｍｐｌｅ?亡??ｒｆｌ—Ｈｌｎ?，ｒ、、??／ｖｒ?，６?１０：ｍｐｌｅ??？?ｖ?ｒ??？?＊?１?—??Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ?Ａ?＆??ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?Ｕ??（ａ）?＿Ｍ?（ｂ）??圖１．２?（ａ）?ＳＭＡＴ設備示意圖；（ｂ）球形彈丸在樣品表面重復多方向撞擊形成的塑性??變形區(qū)示意圖［３１］。??Ｆｉｇ．１．２?（ａ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＳＭＡＴ?ｓｅｔ－ｕｐ?ａｎｄ?（ｂ）?ｔｈｅ?ｒｅｐｅａｔｅｄ?ｍｕｌｔｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ??ｐｌａｓｔｉｃ?ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｓａｍｐｌｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｌａｙｅｒ?ｉｎｄｕｃｅｄ?ｂｙ?ｉｍｐａｃｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｌｙｉｎｇ?ｂａｌｌｓ［３，］．??表面機械碾壓處理??ＳＭＧＴ是為了解決ＳＭＡＴ處理后樣品表面粗糙度比較大而提出的新型表面??納米化技術(shù)。下圖是ＳＭＧＴ處理過程示意圖。整個ＳＭＧＴ處理裝置是對原有的??數(shù)控車床車削工藝的進一步改裝。在液壓驅(qū)動下，圓柱狀樣品在車床機架上面高??速旋轉(zhuǎn)運動，代替原有的車刀的是沿著樣品軸線運動的半球形刀頭。從示意圖可??見當加工刀頭和樣品接觸的時候，在加工刀頭前端樣品表面會出現(xiàn)材料的堆積，??這一部分堆積材料經(jīng)受劇烈的高速剪切塑性變形后形成納米表層結(jié)構(gòu)。但是，金??屬材料之間的干摩擦會引起表面溫度升高。為了抑制在碾壓過程中出現(xiàn)的表面升??溫，在表面處理過程中將樣品浸入液氮之中。??ＳＭＧＴ處理具有處理效率高，表面粗糙度低的特點，目前該技術(shù)主要應用于??純金屬的表面納米化過程中。??６??

?第一章緒論???（ａ）??ｒＬ，?＼＿＿／??＾＾０＼ＶＣ／Ｃ〇?ｔｉｐ??（??Ｓａｍｐｌｅ?｜｜??ｖ?ＷＭＪ??＾?ｗ?＾ｃ／ｃ〇ｔｉｐ＾ｍ?（ｂ）??ＧＮＧ?＆????ｄｅｆｏｒｍｅｄ?ｌａｙｅｒ?ｖ．??７＾?Ｘ，??圖１．３?（ａ）?ＳＭＧＴ設備示意圖；（ｂ）加工刀尖碾壓樣品表面形成的塑性變形區(qū)示意??圖［３２】。??Ｆｉｇ．１．３?（ａ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＳＭＧＴ?ｓｅｔ－ｕｐ?ａｎｄ?（ｂ）?ｔｈｅ?ｐｌａｓｔｉｃ?ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｉｎ?ｔｈｅ??ｓａｍｐｌｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｌａｙｅｒ?ｉｎｄｕｃｅｄ?ｂｙ?ｇｒｉｎｄｉｎｇ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＷＣ／Ｃｏ?ｂａｌｌ［３２］．??表面機械滾壓處理??ＳＭＲＴ是為了解決針對ＳＭＧＴ處理合金材料會產(chǎn)生嚴重的黏刀情況而研發(fā)??的最新表面納米化處理技術(shù)。ＳＭＲＴ裝置示意圖如下所示。與ＳＭＧＴ設計的固??定半圓式刀頭有區(qū)別的是ＳＭＲＴ技術(shù)采用了可以約束滾動的滾珠刀頭，并且在??刀柄中有設計潤滑油路來潤滑滾球的運動。實驗發(fā)現(xiàn)通過ＳＭＲＴ處理可以得到??更加光滑的處理表面，同時具有更厚的變形層深度。ＳＭＲＴ技術(shù)己經(jīng)成功的應用??在Ｃｕ基合金［３３］，奧氏體不銹鋼［３￣，馬氏體不銹鋼以及軸承鋼０］等多種工業(yè)應用??材料中，并顯著改善了這些合金材料的力學性能。??７??


本文編號：2990166