高频冲击表面处理技术

高频冲击表面处理技术是利用高密度能量推动冲击工具(冲击头)以每秒二万次以上的频率冲击金属表面,使表层产生较大塑性变形,从而起到改变材料表面形貌和改善力学性能的作用。高频冲击可用于金属零件的表面强化处理,特别是对提高焊接接头的疲劳性能效果显著,其强化机理是:消除焊接残余拉应力,引入残余压应力场;使焊趾处产生圆滑的几何过渡,减低余高和凹坑造成的应力集中;闭合焊趾表层微小裂纹和消除熔渣缺陷。     

稀土硅铁合金粉末增强Fe-22CH 喷焊层机理研究

对Fe-22CH及在其中加入不同含量的稀土硅铁粉末获得的火焰喷焊层的组织和性能进行分析，得出喷焊层性能增强的原因。对稀土元素在喷焊层中的作用进行了深入的分析与研究，通过理论分析和计算，得出稀土元素与氧化作用的[0%]-[Re%]的关系曲线，并阐明了稀土硅铁对改善喷焊层组织和性能存在最佳加入量的规律。     

模具钢表面热喷熔层的超塑性扩散焊接

在 3Cr2W 8V模具钢表面进行了Ni6 0自熔性合金粉末氧 乙炔火焰热喷熔处理 ,并对喷熔层进行了超塑性压缩试验。能谱分析和性能试验表明 ,超塑性扩散焊增大了扩散层深度 ,与未经超塑性压缩的Ni6 0喷熔试样相比 ,经超塑性压缩的喷熔层的抗摩擦磨损性能得到了很大的提高     

20CrMo钢渗碳渗硼再淬火复合处理后的机械性能

本文通过20CrMo钢的渗碳渗硼再淬火复合处理,讨论了渗层的硬度分布和耐磨性能;对渗层的接触疲劳性能进行了对比试验.试验表明,经过渗碳渗硼的复合处理,接触疲劳寿命有显著提高,为牙轮钻头渗碳渗硼新工艺提供了机械性能方面的重要依据.用上述工艺试制了一批牙轮钻头,现场试验表明,钻头使用寿命可提高40～60%.     

铜合金表面热喷涂(焊)涂层组织及性能研究

采用等离子喷涂工艺在纯铜表面分别制备了NiCrCoAlY、Cr3C2-NiCr两种涂层,采用等离子喷焊工艺制备了Ni60喷焊层,并分别进行了显微形貌、显微硬度、耐磨性能及热震性能分析。结果表明,等离子喷涂层主要为机械咬合,其次是微区冶金结合和化学键结合,而等离子喷焊层与基体形成良好的冶金结合,其结合强度相对较高。Cr3C2-NiCr涂层硬度高达534 HV,耐磨性能最优,而NiCrCoAlY涂层硬度为352 HV,耐磨性能较好,且抗热震性能优异;Ni60焊层熔合区硬度为154 HV,焊层中部高达606 HV,随后缓慢降低至平稳。     

超声冲击处理MB8镁合金十字接头的表层组织及疲劳性能

采用超声冲击方法对MB8镁合金十字接头焊趾处进行超声冲击处理,对比测试焊态及冲击处理态接头的表层组织和疲劳性能。结果表明:超声冲击处理可以在MB8镁合金焊接接头表面获得纳米晶组织。在循环寿命为2×106条件下,焊态试样的条件疲劳强度为32.07MPa,冲击处理态试样的条件疲劳强度为41.88MPa,提高了30.59%。未冲击接头疲劳断裂大多发生在焊缝缺陷处,冲击处理后的接头则发生在热影响区。超声冲击处理不仅可以大幅提高MB8镁合金十字接头的疲劳寿命,还可以改变接头疲劳断裂位置。此外,热影响区也是MB8镁合金十字接头疲劳断裂的薄弱区域,这与热影响区晶粒粗大有很大的关系。     

超声冲击对高速列车转向架焊接十字接头超高周疲劳性能的影响

针对高速列车转向架在实际运用中出现的疲劳问题,利用HJ-Ⅲ型超声冲击处理装置,对高速列车转向架用SAM490BW钢十字接头焊趾进行超声冲击处理,并对处理后接头的超高周疲劳性能进行研究。结果表明,原始焊态试样和超声冲击态试样的S-N曲线均出现了传统意义上的水平段。超声冲击处理试样的疲劳强度相比于未处理试样提高了25%。经过超声冲击处理后,疲劳裂纹源的数量由多个变为单个,焊接接头焊趾处的应力集中系数下降了32.4%,降低了裂纹萌生概率;超声冲击降低了焊趾区域的残余拉应力,并诱发产生残余压应力,高达-255.5 MPa;焊趾表层晶粒得到细化,晶粒平均尺寸小于100nm;裂纹在塑性变形区扩展路径变长。     

NiCrBSi粉末火焰喷焊钢管的抗拉强度研究

采用氧乙炔火焰喷焊工艺在耐热钢管表面制备了镍基合金喷焊层,分别利用OM、SEM、EDS、TEM等方法分析了喷焊管表面与横截面的显微组织、形貌、元素分布及物相结构.通过拉伸实验测定了喷焊管的抗拉强度,观察了喷焊管的拉伸变形规律.结果表明,在实验工艺参数下,喷焊层内部形成了以γ-Ni固溶体为基体,呈弥散分布的富Cr针状第二相,以及硼硅酸盐玻璃相,在第二相粒子周围,γ-Ni固溶体内有大量位错缠绕.喷焊层与基体形成了冶金结合,整体抗拉强度高达522 MPa.拉伸后,钢管基体产生了延性裂纹,喷焊层发生了半脆性断裂.喷焊管同时具备了外层耐蚀耐磨性能与基材的良好韧性,综合性能有较大改善.     

焊趾TIG重熔对钛合金T型接头疲劳性能影响

研究了焊趾TIG重熔对钛合金T型接头疲劳性能的影响,结果表明,经过焊趾TIG重熔和喷淋激冷处理后,焊趾部位残余应力可降低32%;在2×10~5疲劳次数循环基数下,焊趾重熔+喷淋激冷处理后接头疲劳强度可提高4倍;在260 MPa应力值水平下,焊趾重熔+喷淋激冷处理后,接头疲劳寿命提高3.3倍;焊趾重熔+喷淋激冷处理并进行超声波冲击消应力后,接头疲劳寿命提高9.9倍,疲劳性能明显优于采用两种方法单独进行处理时的接头疲劳性能。     

喷丸改性对7050铝合金FSW接头性能的影响

对5 mm厚的7050铝合金搅拌摩擦焊接头进行喷丸表面改性处理,并对喷丸前后的接头进行残余应力测量、低周疲劳裂纹扩展试验,研究喷丸改性对焊接接头残余应力分布和焊核区、热影响区疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明,喷丸处理提高了接头表面粗糙程度,但接头表层及近表层产生硬化层,二次喷丸处理后的表层硬度值达198HV。二次喷丸最高硬度值比焊接态高33.1%。喷丸引入的残余压应力随喷丸次数增加而增大,最大压应力值位置也移向板材更深处。焊核区、热影响区疲劳裂纹扩展速率相对焊接态均降低,表明喷丸改性提高了接头两微区抗疲劳断裂的能力。     

公路水泥混凝土路面耐磨损技术分析研究

本文结合笔者多年工作实践，对提高公路混凝土路面的整体耐磨性能的处理措施进行了具体论述，在此基础上依照相关技术规范，对混凝土耐磨性能进行了室内试验，对试验取得的数据和结果进行了仔细分析处理，并就采用矿渣改性混凝土公路以提高路面的耐磨性能的应用机理进行了科学的评价和总结。     

超声冲击对纯钛材焊接接头疲劳性能的影响

目前,有关超声冲击法对工业纯钛焊接接头疲劳性能改善效果的影响研究报道不多。采用超声冲击处理方法对工业纯钛TA2焊接接头进行全覆盖强化处理,通过疲劳对比试验分析了不同超声冲击处理时间对TA2焊接接头疲劳性能的影响;通过接头微观组织、断口形貌观察分析了超声冲击处理提高TA2焊接接头抗疲劳断裂性能的微观机理。结果表明,在200 MPa应力条件下,原始焊态试样平均历经11 645次循环就已断裂,经超声冲击处理3 min的焊接试样平均历经23 424次循环后才断裂,疲劳寿命提高约1倍;在超声冲击过程中,试样表层受到大的应变量、高应变速率和重复载荷的作用,使得形变孪晶不断增加;重复载荷的作用,可以再次在内部产生更加细小的孪晶,孪晶与孪晶间重复交割导致晶粒进一步细化。     

离子束动态混合技术在航空燃油泵上的应用研究

本文运用较为先进的离子束混合(IBM)注入技术,着眼于提高航空燃油泵耐磨性能和抗接触疲劳性能,进行了一系列试验研究。尽管离子注入的强化机理尚不十分清楚,一些理论和技术问题尚不成熟,但本文对于离子注入在航空精密偶件上的应用、高碳高合金钢表面改性等方面所作的偿试是有益的,其研究结果是比较令人满意的。     

几种火焰喷焊自熔性合金层的耐磨性能

研究了不同自熔性合金粉末火焰喷焊层的显微组织与抗磨粒磨损性能，并对其磨面形貌进行了ＳＥＭ观察分析。结果表明，在Ｎｉ６０自熔性合金中加入适量的镍包ＷＣ粉末可明显提高其喷焊层的抗磨粒磨损性能。当ＷＣ的加入量为３５％（ｗｔ）左右时，该喷焊层与６０Ｓｉ２Ｍｎ调质钢相比，相对的耐磨性可提高６倍以上。     

吸热陶瓷涂层的火焰喷涂及其耐磨行为

对在钢材表面采用的氧乙炔火焰喷涂这一新型吸热陶瓷材料的耐磨性能及耐磨机理进行了试验研究结果表明，该涂层具有较低的孔隙率、较高的硬度和抗压强度，以及良好的耐磨性。其磨损机理主要有塑性涂抹、磨粒磨损和疲劳剥落。     

Ni60喷焊层与ZG06Cr13Ni5Mo抗气蚀性能的研究

采用火焰喷焊法在低碳钢试样表面制备了Ni 60喷焊层,与水力机械材料ZG06Cr13Ni5Mo的抗气蚀性能进行对比.借助光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磁致伸缩气蚀仪等设备对涂层的组织、结构和性能进行了研究,利用扫描电镜对气蚀形貌进行了观察.结果表明:Ni 60喷焊层组织较细,显微硬度远高于ZG06Cr13Ni5Mo;其抗气蚀性能和ZG06Cr13Ni5Mo相比有所提高.     

表面冶金复合材料残余应力产生及对热疲劳性能影响

本文通过对基体及焊层材料线膨胀系数及焊层表面应力的测试，阐述了热喷焊层残余应力产生的原因主要与第一、二次冷却过程有关，表面冷却速度是影响焊层表面应力的关键因素，分析了表面应力对焊层热疲劳性能的影响，焊层表面残余压应力对焊层抗热疲劳性有利。     

表面冶金复合材料残余应力产生及对热疲劳性能影响

本文通过对基体及焊层材料线膨胀系数及焊层表面应力的测试，阐述了热喷焊层残余应力产生的原因主要与第一、二次冷却过程有关，表面冷却速度是影响焊层表面应力的关键因素，分析了表面应力对焊层热疲劳性能的影响，焊层表面残余压应力对焊层抗热疲劳性有利。     

2024铝合金50％预疲劳后激光冲击强化对微观结构及性能的影响

为了提高2024铝合金疲劳后的性能,先对其进行50%预疲劳再作激光冲击强化处理。采用显微硬度、残余应力测试,EBSD和疲劳试验等技术,研究了2024铝合金50%预疲劳和激光冲击强化后的组织结构和性能;讨论了激光冲击强化提高其预疲劳后性能的机理。结果表明:激光冲击强化可以明显改善2024铝合金50%预疲劳后的疲劳性能,200 MPa疲劳载荷下循环寿命比未强化前提高了1倍多。     

SMA490BW钢对接接头高周疲劳性能的机理探究

通过设计对比试验系统地分析应力集中、晶粒细化、残余应力等因素对转向架用SMA490BW钢对接接头高周疲劳性能的影响,并得出占据主导作用的因素。借助扫描电镜观察疲劳断口,探究对接接头冲击前后的失效模式。结果表明:经超声冲击或机械打磨处理后,试样的疲劳寿命均得到不同程度的提高。将焊缝余高彻底磨平对接头疲劳寿命的增益效果最为显著,其疲劳寿命相比原始对接接头可提高近百倍。改善应力集中、细化表层晶粒、引入残余压应力对对接接头延寿的贡献占比分别约为58%、29%和13%。对接接头的疲劳失效大多始于焊趾表面,经超声冲击处理后,疲劳裂纹源可能由材料表面转向内部缺陷。