旋转辊压法诱导低碳钢表面纳米化

摘要

通过旋转辊压塑性变形方法,在10＃钢表面形成了纳米结构表层.用X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对表层变形层的组织结构进行系统分析.利用显微硬度试验机来测量表面显微硬度.结果表明,具有体心立方晶体结构的10＃钢经过旋转滚压塑性变形后,在表面可以形成具有一定厚度的纳米晶体组织,表面层的晶粒尺寸大约为20nm,变形层厚度大约800μm,表面显微硬度大约为600HV,比原始退火态提高了约3倍.对旋转辊压表面纳米化处理后10＃钢的低温退火行为进行了研究.发现退火温度影响了表层的显微硬度分布.随着退火温度的增高,显微硬度先增加,在573K温度下退火,硬度值达到最高(约增加8％),随后降低.对比研究了旋转滚压塑性变形前后样品进行离子注入氮的行为.发现在相同离子注入工艺处理后,经过表面纳米化处理后样品的表面含氮量高于退火态样品,注入深度大约为600nm,而未经表面纳米化样品的注入深度大约只有几个纳米.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1前言

1.2金属纳米晶体材料的几种主要制备技术

1.2.1金属蒸发凝聚-原位冷压成型法

1.2.2机械研磨法

1.2.3非晶晶化法

1.2.4强烈塑性变形法

1.3金属纳米晶体的微观结构

1.3.1晶界结构

1.3.2晶粒结构

1.3.3结构稳定性

1.4金属纳米材料的优异性能

1.4.1机械性能

1.4.2扩散行为

1.4.3摩擦磨损性能

1.4.4超塑性

1.5表面纳米化技术的发展现状

1.5.1纳米表面工程

1.5.2实现表面纳米化的三条途径

1.5.3表面纳米化技术的发展

1.6本论文的目的和意义

第二章实验方法

2.1实验装置

2.2分析与检测手段

2.2.1金相观察

2.2.2 X射线衍射(XRD)

2.2.3扫描电子显微镜(SEM)

2.2.4透射电子显微镜(TEM)

第三章旋转辊压诱导低碳钢表面纳米化

3.1前言

3.2实验方法

3.3实验结果与分析

3.3.1 X射线衍射分析

3.3.2组织特征

3.3.3 TEM分析

3.4微观结构演变机理分析

3.5表面纳米化后的硬度分布

第四章 CRPD样品退火的处理

4.1前言

4.2实验方法

4.3退火对CRPD样品表面纳米层的影响

4.3.1 X射线衍射分析

4.3.2微观组织分析

4.3.3 CRPD样品退火后的力学性能

第五章 表面纳米化对离子注入氮过程的影响

5.1引言

5.1.1对表面性能的影响

5.1.2离子注入材料表面改性的强化机理

5.2离子注入材料表面改性的发展趋势

5.3实验方法

5.3.1实验中采用的离子注入N离子的工艺

5.3.2实验结果与分析

第六章结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文