【摘 要】
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本文采用天津大学材料加工系研制的TJUH-I型超声表面纳米加工处理装置对以40Cr钢为主的金属材料进行滚压加工处理。利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对滚压加工后的样品表层
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本文采用天津大学材料加工系研制的TJUH-I型超声表面纳米加工处理装置对以40Cr钢为主的金属材料进行滚压加工处理。利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对滚压加工后的样品表层不同深度的微观结构进行分析,采用X-射线衍射仪(XRD)测定了沿加工影响层深度方向的残余应力分布,用高精度电感式粗糙度仪对加工后的样品表面粗糙度进行测定,用显微硬度计分析滚压加工后样品的硬度随厚度方向的变化关系。前端固定的加工头被可以自由滚动的硬质合金球替代,这样以来,加工头的滑动摩擦就被滚动摩擦和较小程度上的滑动摩擦代替,加工头的磨损速率就可以显著降低。本文所得主要结果如下:(1)经超声表面滚压加工处理后,在40Cr钢的表层一定深度形成了等轴纳米晶结构,晶粒取向呈随机分布,并且在靠近表面的区域观察到纳米晶周围被不定形态结构包围。加工后的试样初始晶粒尺寸得到了很大程度的细化,表面晶粒尺寸为4.65-7.39nm,而纳米层的厚度达到150μm。(2)经超声表面滚压加工处理后,40Cr钢的表层形成光洁的表面,表面质量明显提高,表面粗糙度降低至纳米级。(3)经超声表面滚压加工处理后,40Cr钢的表面硬度与心部相比显著提高,且硬度值随着距表面距离的增大而减小。(4)经过超声表面滚压加工,试样表面被引入了较大值的残余应力,其中在表层较大深度范围内以残余压应力为主,在靠近表面的区域压应力的大小远超过简单拉伸试验的屈服强度。这种现象的出现与材料的力学性能,应力状态密切相关。
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