目的進(jìn)一步拓寬低溫B-Cr-Re共滲技術(shù)的應(yīng)用。方法采用噴丸技術(shù)對(duì)20鋼表面進(jìn)行預(yù)處理,處理的時(shí)間分別為0.5、1.0、1.5 h,然后進(jìn)行低溫B-Cr-Re固體共滲及其力學(xué)性能研究,共滲溫度為600℃和650℃,保溫時(shí)間6 h。利用高分辨透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀等,對(duì)預(yù)處理后基體表層結(jié)構(gòu)和B-Cr-Re低溫?cái)U(kuò)散層組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能進(jìn)行表征。結(jié)果經(jīng)噴丸處理后,基體表層發(fā)生嚴(yán)重塑性變形,晶粒發(fā)生破碎并逐漸細(xì)化,獲得平均晶粒尺寸分別為50、58、65nm的納米結(jié)構(gòu)層,晶界明顯增多。預(yù)處理時(shí)間越長(zhǎng),基體表層變形程度越嚴(yán)重,獲得的納米結(jié)構(gòu)越明顯;同時(shí)由于原子排列發(fā)生錯(cuò)排,阻礙了基體表層位錯(cuò)等缺陷的運(yùn)動(dòng),故在基體表層觀察到高密度位錯(cuò)等結(jié)構(gòu)缺陷。經(jīng)噴丸處理后,600℃下處理不同時(shí)間的B-Cr-Re低溫共滲層組織連續(xù)、均勻,存在孔洞,平均深度約為7、8、7μm,650℃下處理不同時(shí)間的B-Cr-Re低溫共滲層組織連續(xù)、均勻、致密,平均深度約為21、24、22μm,力學(xué)性能良好。結(jié)論噴丸處理后,基體表層存在較多的晶界和高密度位錯(cuò),為后續(xù)B-Cr-Re的低溫共滲提供了更多結(jié)構(gòu)和能量支... 

【文章來(lái)源】：表面技術(shù). 2020,49(05)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

低溫共滲裝置示意圖

圖2為不同時(shí)間噴丸基體表層結(jié)構(gòu)的TEM圖譜及電子衍射形貌。從圖2中可以看出，20鋼經(jīng)噴丸處理后，晶粒逐漸細(xì)化，達(dá)到了納米量級(jí)，如白色箭頭所示，平均晶粒尺寸分別為50、58、65 nm，晶界明顯增多。選擇圖2c紅色方框區(qū)域觀察了電子衍射形貌，如圖2d所示，可以看出，（220）、（200）、（110）晶面的電子衍射形貌由連續(xù)的衍射環(huán)構(gòu)成，表明出現(xiàn)了納米量級(jí)的晶粒尺寸，且晶粒呈隨機(jī)的晶體取向分布，這與圖2c的觀察結(jié)果一致�；w經(jīng)噴丸處理的過(guò)程中，基體表層會(huì)產(chǎn)生一定的應(yīng)力，主要是壓應(yīng)力，隨著壓應(yīng)力的增大，基體表層先發(fā)生彈性變形，隨后發(fā)生嚴(yán)重的塑性變形，且變形程度隨噴丸時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增大。在壓應(yīng)力作用下，表層晶粒發(fā)生變形、破碎現(xiàn)象，晶格發(fā)生畸變，晶粒被逐漸細(xì)化，這樣的往復(fù)行為促使基體表層形成納米結(jié)構(gòu)層，晶粒細(xì)化到納米量級(jí)，表層晶界增多。從圖2中還可以觀察到，不同噴丸時(shí)間后，基體表層局域存在高密度的位錯(cuò)。晶粒變形后，在基體表層局域原子發(fā)生錯(cuò)排，原子沉積下來(lái)，阻礙相鄰原子的運(yùn)動(dòng)，形成不同類型的位錯(cuò)，隨噴丸過(guò)程的進(jìn)行，位錯(cuò)發(fā)生塞積和增殖，導(dǎo)致位錯(cuò)密度的增加，有的時(shí)候可能還會(huì)在局域產(chǎn)生孿晶和非晶區(qū)。圖3為噴丸1.5 h后基體表層結(jié)構(gòu)TEM圖譜。從圖3中白色方框區(qū)域觀察到高密度的位錯(cuò)，這主要是因?yàn)閲娡钑r(shí)，鋼丸擊打到基體表面，破壞了基體表面局部的原子排列，產(chǎn)生位錯(cuò)。壓應(yīng)力的產(chǎn)生，促使位錯(cuò)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，更多的晶界阻礙了位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)速度，使位錯(cuò)不斷發(fā)生增殖、塞積，大大提高了局部位錯(cuò)的密度。強(qiáng)烈的冷變形造成基體表層形成細(xì)小的納米晶粒，其具體的尺寸可以通過(guò)測(cè)量試樣表層X(jué)RD衍射峰的半高寬（FWHM）來(lái)計(jì)算，表達(dá)式如下：

式中，βM2為測(cè)量的搖擺曲線半高寬；β2int為固有搖擺曲線半高寬；βG2為測(cè)量?jī)x器引起的搖擺曲線寬化；βe2為微應(yīng)力引起的搖擺曲線寬化；βD2為晶粒尺寸引起的搖擺曲線寬化；β2r為樣品屈服引起的搖擺曲線寬化。2.2 B-Cr-Re共滲層形貌分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3531328