1、納米晶體材料晶粒細小,界面密度高,表現(xiàn)出獨特的力學、物理和化學性能,但是目前很難制備理想的三維塊體納米晶；而材料的失穩(wěn)(比如磨損,腐蝕,疲勞等)多發(fā)生在材料表面,若在材料的表面制備出一定厚度的表面納米層,可利用納米晶的優(yōu)異特性來提高材料的表面的性能。金屬表面自身納米化處理可以在金屬材料的表面獲得納米晶組織,且納米結構層與基體之間沒有明顯的界面,在使用過程中不會因為外界條件的變化而發(fā)生剝層和分離,能夠提高材料整體的服役行為。 氣體

2、滲氮是工業(yè)生產(chǎn)中提高材料表面性能的常用技術之一。表面晶粒細化可有效地加速化學熱處理過程,納米材料擁有豐富的晶界、位錯等缺陷,這些缺陷為原子擴散提供了快速擴散的通道,可大大降低滲氮的溫度,縮短滲氮的時間,提高元素滲入的濃度和深度。 本文采用超音速微粒轟擊(SFPB)技術對40Cr和20Cr鋼表面進行轟擊處理,在材料表層獲得納米晶組織。利用X衍射、光學電鏡、透射電鏡、顯微硬度測量儀和摩擦磨損試驗機等測試技術對樣品的微觀結構和力學性能

3、進行了測試分析,對表面納米化的形成機理及其對性能的影響進行了初步的探討。并對表面納米化處理后的試樣分別在300℃,350℃,400℃,450℃下進行了氣體滲氮實驗,利用金相法,硬度法和XRD法對滲氮后的試樣進行了表征,討論了實現(xiàn)低溫氣體滲氮的原理。主要研究結果如下： 1)SFPB處理以后,40Cr鋼和20Cr鋼試樣表面均已形成等軸,隨機取向的納米結構層,最表面晶粒尺寸達到10nm左右。40Cr鋼SFPB表面納米化最佳工藝為0.4

4、MPa氣壓下,轟擊時間為60s～480s; 20Cr鋼最佳工藝轟擊氣壓0.2MPa,轟擊480s～3600s,納米層厚度為30μm左右；隨著距表面距離的增加,晶粒尺寸增大,塑性變形量減?。?2)SFPB處理后表面顯微硬度明顯增大,為原始試樣的二倍以上；摩擦磨損性能也有所提高,表現(xiàn)為摩擦系數(shù)減小,磨損量減少： 3)SFPB處理的試樣,在300℃低溫,滲氮時間9h即可實現(xiàn)快速滲氮,表面形成化合物主要以γ'相為主,并含有少量的