1、表面納米化(SNC)技術能夠通過強烈塑性變形而在工程金屬材料上制備出納米結構表層,從而顯著地提高材料表面(和整體)的性能與服役行為。目前通過超音速微粒轟擊技術,在金屬材料表面已經(jīng)成功制備出一定厚度的納米結構表層,即實現(xiàn)了表面納米化。然而對于金屬材料表層納米結構的微觀組織演變,性能與結構的關系尚缺乏系統(tǒng)的認識和深入的理解。因此,深入系統(tǒng)的研究強烈塑性變形導致的納米晶粒形成機制和技術對納米材料合成與應用具有十分重要的意義。納米晶材料由于結構

2、獨特,性能優(yōu)異而倍受關注。但由于納米材料中存在著大量的非平衡晶界,在使用過程中很容易因溫度的升高而發(fā)生晶粒長大,從而導致納米材料性能的大幅度下降,因此納米結構的熱穩(wěn)定性成為SNC技術開發(fā)的關鍵問題之一。為此,本文選取工業(yè)上常用的0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼和2A12硬質鋁合金進行超音速微粒轟擊(SFPB),制備出納米結構表層,并對其進行不同溫度和時間的退火,利用X-射線衍射(XRD)、金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(T

3、EM)和顯微硬度測試等手段,研究SFPB樣品在退火前后組織和性能的變化,并對這兩種金屬材料在SFPB過程中的納米化機制以及熱穩(wěn)定性機制進行了探討。主要研究結果如下：1.0Cr18Ni9不銹鋼和2A12鋁合金經(jīng)超音速微粒轟擊后,表層形成了隨機取向的等軸納米晶粒：隨著距表面距離的增加,塑性變形量逐漸減小,晶粒尺寸逐漸增大,直到與基體粗晶基本相同。表面層微觀結構隨距離表層深度的增加呈現(xiàn)梯度變化,依次可分為：納米晶層,亞微米晶層,過渡層及基體。

4、2.層錯能對表面納米化有著重要的影響,低層錯能的0Cr18Ni9鋼,塑性變形和納米組織的形成主要是依靠形變孿晶；而高層錯能的2A12鋁合金,則是通過位錯運動,由此可見,材料的不同塑性變形方式均可以導致表面納米化。3. SFPB處理的試樣表面顯微硬度明顯增大,大約提高到基體硬度的二倍,隨著距表面距離的增加,顯微硬度值逐漸下降,直至與基體硬度相同。4.0Cr18Ni9不銹鋼和2A12鋁合金經(jīng)SFPB處理后,當退火溫度分別低于550℃和250