強(qiáng)流脈沖電子束FV520B鋼表面改性組織及性能.pdf

1、強(qiáng)流脈沖電子束(HCPEB)技術(shù)是最近幾年迅速發(fā)展起來(lái)的一種純能量、高能密度新型的荷電粒子束技術(shù)，它具有工件變形小、能量利用率高、清潔等優(yōu)點(diǎn)。使用強(qiáng)流脈沖電子束處理材料時(shí)，工件表層～μm的深度范圍內(nèi)產(chǎn)生伴隨著極高的溫度梯度～107K/s升溫凝固過(guò)程，同時(shí)引發(fā)熱力耦合作用，可使材料表層生成亞穩(wěn)相和超細(xì)晶等非平衡結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)常規(guī)方法難以達(dá)到的表面改性效果。
　　本論文以FV520(B)不銹鋼為改性材料，利用自行研制的HOPE-Ⅰ型HCP

2、EB裝置對(duì)材料表面進(jìn)行改性處理。通過(guò)金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)的方法對(duì)材料的組織進(jìn)行分析，利用電子探針(EPMA)、顯微硬度計(jì)和電化學(xué)腐蝕等手段測(cè)試強(qiáng)流脈沖電子束處理前后FV520(B)鋼表面成分分布、表面力學(xué)性能和耐腐蝕性能。
　　結(jié)果表明:FV520B樣品表面發(fā)生碳化物的噴發(fā)和重熔，形成了典型的火山坑形貌，相同的加速電壓處理時(shí)，熔坑的數(shù)量和尺寸隨著脈沖處理次數(shù)的增加而減少;碳化物顆粒大幅度減少，

3、樣品表面形成致密的重熔層組織;熱影響區(qū)(～10μm)得到晶粒細(xì)化，并且重熔層有柱狀晶的產(chǎn)生。這主要由于入射電子束能量區(qū)的碳化物與基體材料的熱物理性能（熱熔和熱導(dǎo)率等）的差異，引起FV520(B)鋼亞表層碳化物的熔體噴發(fā)造成的，且快速的冷卻過(guò)程使晶粒來(lái)不及長(zhǎng)大就已經(jīng)凝固形成超細(xì)晶。柱狀晶的形成機(jī)制是高溫度梯度下柱狀晶的快速生長(zhǎng)，柱狀晶的頂部的過(guò)冷抑制了狹窄的固液共存區(qū)側(cè)面枝晶的生長(zhǎng)。XRD分析表明:改性層并沒(méi)有新相的產(chǎn)生，但由于表面平行殘

4、余拉應(yīng)力的存在導(dǎo)致了(220)峰位的右移;表層出現(xiàn)(200)晶面的擇優(yōu)取向。同時(shí)電子探針的分析表明經(jīng)過(guò)強(qiáng)流脈沖電子束處理的FV520(B)鋼表面的化學(xué)成分明顯均勻化，且隨著脈沖次數(shù)的增加均勻效果愈加明顯，這可以有熔坑的形成理論加以解釋。HCPEB改性后的樣品硬度有所降低，由原來(lái)的415HV降為330HV;摩擦磨損性能得到顯著提高，磨損質(zhì)量由原始樣品的0.0081g降低為25次脈沖的0.0025g。在3.5％的NaCl溶液中進(jìn)行的電化學(xué)腐