摘要：目的通过金属表面纳米化试验机制备出梯度结构纯铜,提升纯铜材料的疲劳寿命,并揭示其背后的机理。方法通过系统的宏观力学性能测试、微观组织表征以及本构模拟探究了表面机械研磨处理(Surface Mechanical Attrition Treatment,SMAT)对T2纯铜棘轮行为的影响。结果循环变形试验结果表明SMAT纯铜样品的循环失效圈数明显多于未处理纯铜样品的循环圈数,且SMAT纯铜样品在循环过程中的累积塑性变形明显小于未处理纯铜样品的累积塑性变形,即棘轮应变明显小于未处理纯铜样品的棘轮应变。电子背散射衍射(Electron Back Scattered Diffraction,EBSD)和X射线衍射分析(X-Ray Diffraction,XRD)表征发现:经过SMAT后,材料的晶粒尺寸均呈现由处理表面到材料芯部逐渐减小的梯度分布。且SMAT时间越长,样品的总位错密度越大。此外,基于应变梯度塑性理论模型对SMAT前后纯铜的单拉及循环变形响应进行了有限元模拟,模拟结果显示累积塑性应变沿深度方向(SMAT冲击方向)呈梯度分布,最大几何必需位错密度以及最大等效应力均出现在模型的次表层。同时,当模拟的循环圈数相同时,代表SMAT样品的梯度结构模型的棘轮应变明显低于代表未处理样品的均匀模型的棘轮应变。结论循环变形试验结果表明SMAT对于T2纯铜的棘轮应变有抑制作用,有限元模拟进一步揭示了SMAT对于棘轮应变的抑制效应以及背后的机理。

摘要：在2024铝合金表面制备纳米化-微弧氧化复合涂层,该复合涂层由底层纳米晶层及顶层陶瓷涂层构成。采用XRD、TEM和SEM研究了复合涂层的微观组织结构,并研究了表面处理对铝合金基体疲劳寿命的影响规律。顶层陶瓷涂层厚度分别为5和10μm的复合涂层试样的疲劳寿命分别提高了21.9%和23.2%,疲劳性能的改善是基体合金靠近涂层区域的纳米晶结构及残余压应力共同作用的结果;当顶层陶瓷涂层厚度增加到15μm时,由于涂层表面较大的孔径及涂层内部存在的微裂纹,导致疲劳寿命降低。

摘要：通过表面机械研磨处理在LY12CZ铝合金表面制备表面纳米化(SNC)过渡层,再采用微弧氧化(MAO)技术对纳米晶过渡层进行微结构重构,设计制备出纳米化-微弧氧化(SNC-MAO)复合涂层,并对比研究了铝合金表面微弧氧化涂层及纳米化-微弧氧化复合涂层的摩擦学行为.与微弧氧化涂层相比,纳米化-微弧氧化复合涂层因硬度较高而具有较好的耐磨性.微弧氧化涂层及纳米化-微弧氧化复合涂层与GCr15钢球对磨时具有相同的磨损机理,为对磨钢球向涂层的材料转移和氧化磨损.

摘要：通过表面机械研磨处理(SMAT)在LY12CZ铝合金表面制备表面纳米化(SNC)过渡层,再采用微弧氧化(MAO)技术对纳米晶过渡层进行微结构重构,设计制备出纳米化-微弧氧化(SNC-MAO)复合涂层,并对比研究了表面纳米化、微弧氧化及纳米化-微弧氧化复合处理对基体铝合金拉伸性能的影响。结果表明,微弧氧化处理使基体铝合金的屈服强度和抗拉强度减小,而纳米化-微弧氧化复合处理则增加了基体铝合金的屈服强度和抗拉强度。在拉伸伸长率8%的条件下,相同厚度的纳米化-微弧氧化复合涂层比微弧氧化涂层具有更好的抗拉伸破坏能力,表现出更好的膜基结合性能。

摘要：综述了近年来关于梯度纳米结构钢的研究进展,对梯度纳米结构钢的设计、制备方法进行了分类,分析了梯度纳米结构对钢的强度、腐蚀性能、摩擦性能和疲劳性能的影响。梯度纳米结构能显著提高钢的综合性能,是目前高强高韧钢的研究热点。总结了梯度纳米结构钢的发展前景及挑战。