純鐵與35CrMo鋼表面納米化及相關(guān)問題研究.pdf

1、近年來表面機械研磨處理(SMAT)方法作為制備納米晶塊體材料的一種方式受到了材料科學(xué)家們的廣泛關(guān)注，這是因為由SMAT制備出的納米結(jié)構(gòu)表層無污染，無孔隙，材料的納米化過程是在高的應(yīng)變速率下通過強烈塑性變形來實現(xiàn)的。 本文利用SMAT方法在純鐵及35CrMo表面獲得了一定厚度的納米結(jié)構(gòu)表層，在純鐵與35CrMo鋼表面形成的納米晶粒平均大小分別約為10nm與15nm。為了探討原子在納米晶結(jié)構(gòu)組織中的擴散行為，隨后對SMAT。前后的樣

2、品分別進(jìn)行了氣體滲氮、離子滲氮；采用電鍍技術(shù)對純鐵樣品表面進(jìn)行了電鍍鎳處理：并運用離子注入技術(shù)對SMAT前后的純鐵樣品分別進(jìn)行了鈦離子注入。通過金相顯微鏡、X射線衍射、透射電子顯微鏡、顯微硬度測試儀對SMAT后樣品的微觀組織結(jié)構(gòu)以及滲氮處理后樣品的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征；通過輝光放電光譜儀測量了滲氮后氮的濃度隨深度的變化；采用掃描電子顯微鏡分析了鎳原子在納米晶鐵中的擴散行為；利用俄歇電子能譜儀分析了離子注入后鈦的濃度隨深度的變化情況。實驗

3、結(jié)果表明： 1．SMAT后，在純鐵與35CrMo表面形成了晶粒取向呈隨機分布的等軸狀納米晶組織。由SMAT引起的強烈塑性變形在樣品表面隨機發(fā)生，并且隨著深度的增加強烈塑性變形量逐漸地減小，從而使得樣品的微觀結(jié)構(gòu)組織也隨著距離樣品表面深度的增大而呈現(xiàn)出梯度變化。 2．SMAT后樣品表面層的顯微硬度明顯增大，表面納米層的顯微硬度約為心部基體硬度的兩倍以上，并且隨著深度的增大顯微硬度值逐漸減小。極化腐蝕實驗結(jié)果表明，SMAT方

4、法所獲得的納米結(jié)構(gòu)表層可以提高材料的耐腐蝕性能。 3．SMAT前后的樣品分別進(jìn)行滲氮后，SMAT后樣品的顯微硬度略高于粗晶樣品滲氮后的硬度值，并且氮原子在SMAT樣品中的擴散深度大于在粗晶樣品中的擴散深度，這是由納米晶鐵中大量晶界處較高的非均勻形核率所造成的。 4．對SMAT前后的純鐵樣品電鍍鎳后分別進(jìn)行擴散退火處理，在300℃下，SMAT樣品中就有明顯的擴散現(xiàn)象產(chǎn)生，而對于粗晶樣品，在500℃下擴散現(xiàn)象并不明顯。由于S