AISI 316L不锈钢超声喷丸后微结构与性能的研究

论文摘要

表面纳米化是在材料表面形成一定厚度纳米晶体表层技术,包括通过热、机械方法来实现表面纳米化,也包括在表面自身纳米化的基础上与其他表面处理技术相结合实现的混合表面纳米化。通过表面纳米化处理不但可以将纳米材料的独特性能赋予传统材料以提高其整体性能,也可以优化传统表面处理工艺,获得具有独特结构和优越性能的表层。同时也能够为在纳米尺度上系统的研究工艺、结构与性能的关系提供理想的样品。本文对表面自身纳米化材料进行了材料成份的表征和力学性能的测试。采用超声喷丸技术对AISI 316L不锈钢表面进行轰击处理,在材料表层获得纳米晶体组织。利用X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、光学显微镜等测试技术对试样的微观结构进行测试分析。结果表明,经过超声喷丸处理后,样品表层晶粒细化至纳米量级。且形成了等轴状、取向呈随机分布的纳米晶体组织。纳米层的化学成分为（8.03 Cr, 4.32 Ni, 3.86 Cu, 83.79 Fe）（Wt%）,这与基体的成份有着明显的差异,即纳米层析出氧化物颗粒（NiFe2O4尖晶石纳米颗粒）。同时在喷丸的过程中伴随着应变诱发马氏体相变。对于超声喷丸试样进行了力学性能测试,包括:拉伸实验、显微硬度测量、应力应变测量。用扫描电子显微镜（SEM）对拉伸断口进行了分析,比较了喷丸试样和未喷丸试样断口的情况以及不同试样的断裂原因。用显微硬度计对喷丸部位和未喷丸部位进行硬度测量,得出喷丸后的硬度是未喷丸部位的1.6倍,其喷丸后硬度明显提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 纳米晶体材料的制备
• 1.3 纳米晶体材料的结构与特性
• 1.3.1 晶界结构特征
• 1.3.2 晶粒结构
• 1.3.3 晶粒尺寸、形态及分布
• 1.4 纳米晶体材料的性能
• 1.4.1 机械性能
• 1.4.2 力学性能
• 1.4.3 扩散行为
• 1.4.4 超塑性
• 1.5 金属表面纳米化
• 1.5.1 实现表面纳米化的三种途径
• 1.5.2 表面自纳米化的微观机制
• 1.6 本论文工作的目的、意义
• 第二章 实验研究
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验装置
• 2.3 实验原理
• 2.4 测试方法
• 2.4.1 X－射线衍射
• 2.4.2 金相试样的制备及光学显微镜观察
• 2.4.3 透射电子显微镜（TEM）
• 2.4.4 扫描电子显微镜（SEM）
• 2.4.5 显微硬度测量
• 2.4.6 拉伸实验
• 第三章 实验结果分析
• 3.1 XRD 分析
• 3.2 金相组织
• 3.3 TEM 观察
• 3.4 本章小结
• 第四章 力学性能
• 4.1 拉伸试验
• 4.2 SEM观测
• 4.3 硬度测量
• 第五章 全文的总结及展望
• 参考文献
• 致谢