強(qiáng)流脈沖電子束誘發(fā)不同體系金屬材料的表面應(yīng)力特征與微觀結(jié)構(gòu).pdf

1、本文通過“Nadezhda-2”型強(qiáng)流脈沖電子束(HCPEB)設(shè)備對不同體系的金屬材料--密排六方(hcp)的純鈦，面心立方(fcc)的純鎳，體心立方(bcc)的20＃低碳鋼表面進(jìn)行了輻照處理。利用X-ray衍射儀對HCPEB輻照前后樣品表面的取向行為進(jìn)行分析，通過光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)等表面分析儀器對輻照后樣品的表面形貌以及微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并利用顯微硬度計對輻照前后純鈦的硬度性能進(jìn)行

2、了測試。
　　 HCPEB輻照材料后，表面出現(xiàn)了大量彌散的火山坑狀熔坑。HCPEB作用下，位于輻照表面下的次表層最先達(dá)到熔點，內(nèi)部的熔化使得體積迅速膨脹，因此導(dǎo)致材料表面產(chǎn)生類似于火山似的噴發(fā)而形成熔坑，熔坑的直徑從幾微米到幾十微米不等，并且熔坑的密度隨輻照次數(shù)不同而不同。
　　 由于HCPEB輻照材料的特殊改性效果，使得材料表面形成許多常規(guī)表面處理難以獲得的新結(jié)構(gòu)。HCPEB輻照純鈦，除在近表面熔化層形成大量的超細(xì)晶結(jié)

3、構(gòu)外，還能在輻照表面形成α’馬氏體組織和豐富的變形條帶結(jié)構(gòu)。10次輻照純Ni中可產(chǎn)生晶粒尺寸在10nm左右的納米結(jié)構(gòu)。HCPEB輻照20＃鋼，多次輻照導(dǎo)致局部區(qū)域形成納米晶和非晶結(jié)構(gòu)。
　　 X射線衍射分析表明，HCPEB處理能夠在材料表層誘發(fā)幅值為GPa量級的應(yīng)力。對比三種材料的殘余應(yīng)力值，可以發(fā)現(xiàn)HCPEB輻照hcp結(jié)構(gòu)純鈦表層誘發(fā)的殘余應(yīng)力值最大，其次為bcc結(jié)構(gòu)20＃鋼，fcc結(jié)構(gòu)純Ni應(yīng)力最小。這是由于hcp結(jié)構(gòu)的鈦，

4、其對稱性較低，滑移系強(qiáng)流脈沖電子束誘發(fā)不同體系金屬材料的表面應(yīng)力特征與微觀結(jié)構(gòu)少，在HCPEB輻照過程中應(yīng)力難以通過塑性變形進(jìn)行有效的釋放，造成HCPEB輻照后純鈦表層積聚的殘余應(yīng)力幅值相對較大?？焖俚募訜岷屠鋮s在近表層誘發(fā)了強(qiáng)烈的塑性變形，位錯與孿晶相互補(bǔ)充，相互協(xié)調(diào)的變形方式在此過程中表現(xiàn)的非常明顯，并形成了豐富的位錯組態(tài)與孿晶結(jié)構(gòu)。實驗發(fā)現(xiàn)HCPEB輻照誘發(fā)表層殘余應(yīng)力幅值與變形結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系。此外，還分析了HCPEB輻照純鈦