退火对表面机械研磨处理工业纯锆显微组织和残余应力的影响.pdf

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1、第４２卷第２期Ｖｏｌ畅４２Ｎｏ畅２２０１７年２月ＨＥＡＴＴＲＥＡＴＭＥＮＴＯＦＭＥＴＡＬＳＦｅｂｒｕａｒｙ２０１７退火对表面机械研磨处理工业纯锆显微组织和残余应力的影响张聪惠，朱珊珊，王耀勉，宋薇（西安建筑科技大学冶金工程学院，陕西西安７１００５５）摘要：对经表面机械研磨处理（ＳＭＡＴ）的工业纯锆进行不同温度的退火处理，采用偏光光学显微镜（ＰＭ）和透射电镜（ＴＥＭ）对其表层显微组织进行表征，利用Ｘ射线应力仪、显微硬度计分别测试距试样表面不同深度的宏观残余应力场及硬度。利用Ｖｏｉｇｔ函数拟合Ｘ射线衍射峰，分析

2、不同退火温度下微观应变和位错密度的变化规律。结果表明：对于经退火的ＳＭＡＴ试样，随着退火温度的增加，试样表面残余压应力逐渐减小，且残余应力场深度、最大残余应力及其对应的深度均大幅度降低；不同退火温度下，微观应变及位错密度均随距表层深度的增加逐渐减小。关键词：工业纯锆；表面强化；退火；微观结构；残余应力中图分类号：TG142．71文献标志码：A文章编号：0254-6051（2017）02-0155-05Effectofannealingonmicrostructureandresidualstressofco

3、mmerciallypurezirconiumwithsurfacemechanicalattritiontreatmentＺｈａｎｇＣｏｎｇｈｕｉ，ＺｈｕＳｈａｎｓｈａｎ，ＷａｎｇＹａｏｍｉａｎ，ＳｏｎｇＷｅｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ摧ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ摧ａｎＳｈａａｎｘｉ７１００５５，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｌｙｐｕｒｅｚｉｒｃｏｎｉｕｍｗｉｔｈｓｕｒｆａｃｅｍｅｃ

4、ｈａｎｉｃａｌａｔｔｒｉｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔ（ＳＭＡＴ）ｗａｓａｎｎｅａｌｅｄｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆｐｌａｒｉｚｅｄｌｉｇｈｔｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＰＭ）ａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＴＥＭ），ａｎｄｉｎ-ｄｅｐｔｈｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｍａｃｒｏｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｗａｓｍｅａｓｕｒｅｄｂｙＸ-ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ．Ｍｉ

5、ｃｒｏ-ｈａｒｄｎｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｗａｓａｌｓｏｅｖａｌｕａｔｅｄ．Ｍｉｃｒｏ-ｓｔｒａｉｎａｎｄｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｄｅｎｓｉｔｙｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂａｓｅｄｏｎＶｏｉｇｔｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅａｎｎｅａｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｕｒｆａｃｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｄｅｐｔｈｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒ

6、ｅｓｓｆｉｅｌｄ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓａｎｄｔｈｅｉｔｓｄｅｐｔｈａｌｓｏｄｅｃｒｅａｓｅｐｒｏｎｏｕｎｃｅｄｌｙ．Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｐｔｈｆｒｏｍｓｕｒｆａｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｍｉｃｒｏ-ｓｔｒａｉｎａｎｄｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｄｅｎｓｉｔｙｄｅｃｒｅａｓｅｇｒａｄｕａｌｌｙｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ．Keywords：ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｌｙｐｕｒｅｚｉｒｃｏｎｉｕｍ；ｓｕｒｆａｃｅｈａｒｄｅｎｅｄ；ａｎｎｅａｌｉｎｇ；ｍｉ

7、ｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓ表面机械研磨处理（ｓｕｒｆａｃｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｔｔｒｉｔｉｏｎ理，以调控微观组织结构和残余应力特征，并研究退火［１］ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ＳＭＡＴ）是通过制备出具有纳米结构的表处理工艺下二者的演化规律，从而为今后材料性能影层，而基体保持原有状态，以综合提高金属材料的力学响机理的研究和性能优化设计奠定基础。［２］性能和服役寿命。近十多年来，该技术已被广泛的［３-６］１试验材料及方法应用于３１６Ｌ不锈钢、低碳钢、钛等金属材料，并显著改善了材料性能。文献

8、［７-９］认为材料抗疲劳性能试验材料为尺寸１００．０ｍｍ×１００．０ｍｍ×４．０ｍｍ的提高是材料表层引入宏观残余压应力的结果。文献的热轧退火态工业纯锆试样，平均晶粒尺寸约为［１０］对残余应力与疲劳寿命关系的研究发现，残余应３０μｍ，熔点为１８５２℃，屈服强度为２９０ＭＰａ，其化学力场深度增加与材料的疲劳性能有着一定的关系。文成分（质量分数，％）如表１所示。试样表面经除锈、献［１１-１３］认为材料性能的改善是残余压