強流脈沖電子束FV520B鋼表面改性組織及性能.pdf

1、強流脈沖電子束(HCPEB)技術是最近幾年迅速發(fā)展起來的一種純能量、高能密度新型的荷電粒子束技術，它具有工件變形小、能量利用率高、清潔等優(yōu)點。使用強流脈沖電子束處理材料時，工件表層～μm的深度范圍內產生伴隨著極高的溫度梯度～107K/s升溫凝固過程，同時引發(fā)熱力耦合作用，可使材料表層生成亞穩(wěn)相和超細晶等非平衡結構，實現(xiàn)常規(guī)方法難以達到的表面改性效果。
　　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裝置對材料表面進行改性處理。通過金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)的方法對材料的組織進行分析，利用電子探針(EPMA)、顯微硬度計和電化學腐蝕等手段測試強流脈沖電子束處理前后FV520(B)鋼表面成分分布、表面力學性能和耐腐蝕性能。
　　結果表明: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，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)得到晶粒細化，并且重熔層有柱狀晶的產生。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，且快速的冷卻過程使晶粒來不及長大就已經(jīng)凝固形成超細晶。柱狀晶的形成機制是高溫度梯度下柱狀晶的快速生長，柱狀晶的頂部的過冷抑制了狹窄的固液共存區(qū)側面枝晶的生長。XRD分析表明:改性層并沒有新相的產生，但由于表面平行殘

4、余拉應力的存在導致了(220)峰位的右移;表層出現(xiàn)(200)晶面的擇優(yōu)取向。同時電子探針的分析表明經(jīng)過強流脈沖電子束處理的FV520(B)鋼表面的化學成分明顯均勻化，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，由原來的415HV降為330HV;摩擦磨損性能得到顯著提高，磨損質量由原始樣品的0.0081g降低為25次脈沖的0.0025g。在3.5％的NaCl溶液中進行的電化學腐