316L不銹鋼表面納米化后的低周疲勞性能研究.pdf

1、納米晶體材料具有獨特的結(jié)構(gòu)特征(晶粒尺寸很小，界面所占比例高)，使其具有一系列優(yōu)異的力學(xué)及物理化學(xué)性能，利用納米金屬材料的優(yōu)異性能對傳統(tǒng)工程金屬材料進行結(jié)構(gòu)改良，將可能提高工程材料的綜合力學(xué)性能及服役壽命。眾所周知，材料在使用過程中所受的疲勞破壞，在大多數(shù)情況下是從材料的表面開始或受材料表面性能控制，如果在材料的表面制備出一定厚度性能優(yōu)異的納米結(jié)構(gòu)表層，即實現(xiàn)表面納米化，就可以通過表面組織性能的優(yōu)化來提高材料的綜合力學(xué)性能及環(huán)境服役行為

2、。近年來，表面納米化已引起國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，被認為是今后幾年內(nèi)納米材料研究領(lǐng)域最有可能取得實際應(yīng)用的技術(shù)之一。目前表面納米化的研究還處于起步階段，國內(nèi)外學(xué)者對低炭鋼、鋁合金、工業(yè)純鈦等金屬材料表面納米化的相關(guān)性能(如力學(xué)性能、摩擦磨損性能、抗腐蝕性能等)做了較多的研究工作，但目前對材料表面納米化的疲勞性能研究工作還很少。 本文在中國科學(xué)院金屬研究所劉剛等通過利用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電鏡(TEM

3、)等測試技術(shù)對超聲噴丸誘導(dǎo)的316L不銹鋼表面納米化后樣品的微觀結(jié)構(gòu)特征進行測試分析的基礎(chǔ)上，對表面納米化的微觀機理進行了進一步的探討；同時，采用經(jīng)超聲噴丸處理16分鐘后在表面己形成了納米晶組織的316L不銹鋼試樣和未表面處理的316L不銹鋼試樣為實驗材料，通過對比拉拉疲勞試驗，運用數(shù)理統(tǒng)計學(xué)的方法分析研究了表面納米化處理對316L不銹鋼的疲勞性能的影響，并就表面納米化對疲勞性能的影響機理進行了初步分析探討。 研究結(jié)果表明，超聲

4、噴丸表面納米化處理可以有效地提高316L不銹鋼的疲勞壽命，有95％的把握說，經(jīng)16分鐘超聲噴丸表面納米化處理的316L不銹鋼板的中值疲勞壽命是原始狀態(tài)未表面納米化處理鋼板的中值疲勞壽命的1.09～1.62倍。對其影響機理分析認為：超聲噴丸處理在表面所形成的殘余壓應(yīng)力對其疲勞壽命的提高起到了非常重要的作用；晶粒細化的納米強化表層對提高材料的滑移抗力，阻礙微裂紋的擴展和聯(lián)接，延長疲勞壽命也起了重要的作用；超聲噴丸處理后，表面粗糙度的增加對疲