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机械研磨工业纯钛表面纳米化与组织性能研究

何晓梅  
【摘要】: 表面纳米化技术可使金属材料获得纳米结构表层,从而显著地提高材料表面(和整体)的性能与服役行为,被认为是金属材料表面改性的新方法,具有非常广阔的应用前景。因此,材料表面纳米化技术及相关基础研究是目前材料科学研究的热点课题之一。 本文选取工业纯钛进行表面机械研磨处理(Surface Mechanical AttritionTreatment,简称SMAT),制备出纳米结构表层,并对其进行不同温度的真空退火,采用X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等实验方法,研究了SMAT工业纯钛的组织和性能,以及表面纳米化机理。获得的主要结论如下:通过SMAT技术实现了工业纯钛的表面组织纳米化,获得了表面平均晶粒尺寸约为17.35nm,表面硬度为HV218的工业纯钛试样。表面纳米层是通过孪生和滑移相互协调变形实现的。SMAT工业纯钛表面硬度的提高是由于细晶强化、高密度的位错和孪晶作用的结果。SMAT工业纯钛在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位有所提高,耐腐蚀性能增强,而在0.5mol/L H_2SO_4溶液中的耐腐蚀性能变差。SMAT处理15min的工业纯钛经低于350℃退火后,在3.5%NaCl溶液和0.5mol/L H_2SO_4溶液中的耐腐蚀性能增强。当退火温度小于350℃时,SMAT处理15min的工业纯钛的表面组织和硬度具有较高的稳定性。


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