強流脈沖電子束表面處理誘發(fā)的非平衡凝固過程研究

目錄
《博士后文庫》序言前言
1 強流脈沖電子束表面改性研究進展 1
1.1 鋁及鋁合金體系 2
1.2 鎂及鎂合金體系 3
1.3 鈦及鈦合金體系 5
1.4 銅及銅合金體系 6
1.5 鉻及鉻合金體系 8
參考文獻 9
2 強流脈沖電子束技術(shù)及其工藝 13
2.1 電子束與材料表面相互作用機理 13
2.1.1 電子束與固體的相互作用 13
2.1.2 電子束能量在作用區(qū)的分配（能量轉(zhuǎn)換）14
2.2 實驗裝置的結(jié)構(gòu) 19
2.2.1 強流脈沖電子束裝置 20
2.2.2 本裝置的特點 22
2.3 實驗裝置的工作參數(shù) 24
2.4 工藝參數(shù)及實驗測試 26
2.4.1 工藝參數(shù) 26
2.4.2 實驗測試 26
參考文獻 28
3 強流脈沖電子束處理純鎂誘發(fā)的非平衡凝固研究 31
3.1 引言 31
3.1.1 鎂的性質(zhì) 31
3.1.2 鎂的晶體結(jié)構(gòu) 33
3.2 實驗方法 33
3.2.1 實驗參數(shù)的選擇 33
3.2.2 實驗測試設(shè)備及試樣處理 33
3.3 純鎂原始表面形貌 34
3.4 純鎂強流脈沖電子束處理后表面形貌變化 34
3.4.1 脈沖次數(shù)對形貌的影響 34
3.4.2 強流脈沖電子束處理后純鎂表面形成的熔坑 36
3.5 純鎂強流脈沖電子束表面處理溫度場模擬 37
3.5.1 溫度場的物理模型 37
3.5.2 計算結(jié)果 40
3.6 純鎂強流脈沖電子束處理前后的微觀組織及性能測試 47
3.6.1 純鎂表面處理后塑性變形 47
3.6.2 純鎂表面強流脈沖電子束處理前后TEM分析 48
3.6.3 純鎂強流脈沖電子束處理前后截面顯微硬度分析 52
3.6.4 純鎂XRD分析 53
3.6.5 純鎂強流脈沖電子束處理前后抗腐蝕性能的研究 54
3.7 純鎂強流脈沖電子束表面改性結(jié)構(gòu)模型 56
參考文獻 57
4 強流脈沖電子束處理鎂合金AZ31誘發(fā)的非平衡凝固研究 61
4.1 引言 61
4.2 實驗參數(shù) 62
4.3 能量密度、脈沖次數(shù)對表面形貌的影響 64
4.4 鎂合金AZ31強流脈沖電子束處理后截面微觀組織 65
4.5 鎂合金AZ31強流脈沖處理前后XRD分析 66
4.6 鎂合金AZ31強流脈沖電子束處理前后截面顯微硬度分布 68
4.7 鎂合金AZ31強流脈沖電子束表面處理對耐磨性的影響 69
4.7.1 強流脈沖電子束對摩擦系數(shù)的影響 69
4.7.2 強流脈沖電子束磨損量的變化 70
4.8 鎂合金AZ31強流脈沖電子束表面處理對耐腐蝕性能的影響 71
4.8.1 鎂合金AZ31強流脈沖電子束表面處理前后表面成分分析 72
4.8.2 鎂合金AZ31強流脈沖電子束表面處理后截面成分分析 73
4.8.3 鎂合金AZ31強流脈沖電子束表面處理前后電化學(xué)測試 74
參考文獻 76
5 強流脈沖電子束處理鎂合金AZ91HP誘發(fā)的非平衡凝固研究 78
5.1 引言 78
5.2 鎂合金AZ91HP的原始顯微組織 78
5.3 鎂合金AZ91HP強流脈沖電子束處理后表面形貌分析 80
5.4 鎂合金AZ91HP強流脈沖電子束處理后表面成分分析 81
5.5 鎂合金AZ91HP強流脈沖電子束處理后截面微觀組織分析 82
5.6 鎂合金AZ91HP強流脈沖電子束處理前后XRD分析 83
5.7 鎂合金AZ91HP強流脈沖電子束處理前后電化學(xué)性能測量 84
5.8 鎂合金AZ91HP強流脈沖電子束表面處理對耐磨性的影響 87
5.9 鎂合金AZ91HP強流脈沖電子束表面處理前后TEM分析 90
5.9.1 原始樣品TEM分析 90
5.9.2 處理樣品TEM分析 90
參考文獻 92
6 強流脈沖電子束作用下過共晶鋁硅合金表面形貌及微觀組織分析 93
6.1 引言 93
6.2 原始組織形貌 94
6.3 強流脈沖電子束處理后初生硅特征形貌 95
6.3.1 典型“暈圈”結(jié)構(gòu) 95
6.3.2 “暈圈”結(jié)構(gòu)成分分析 99
6.3.3 “暈圈”結(jié)構(gòu)形成機理 102
6.4 改性表面鋁基體形貌 103
6.4.1 純Al顆粒形貌與分布 103
6.4.2 (Al)枝晶細化 106
6.5 合金表面XRD分析 108
6.5.1 衍射峰的寬化及偏移 108
6.5.2 擇優(yōu)取向 112
6.6 HCPEB處理后合金截面組織研究 113
6.6.1 重熔層形貌特征 113
6.6.2 重熔層元素分布 117
參考文獻 119
7 強流脈沖電子束處理過共晶鋁硅合金誘發(fā)合金表層亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的形成 121
7.1 引言 121
7.2 原始組織TEM顯微觀察 122
7.3 納米硅 123
7.3.1 合金表層游離存在的納米硅晶粒 123
7.3.2 合金表層析出的細小納米硅晶粒 125
7.4 過飽和固溶體 128
7.4.1 鋁硅置換固溶體 129
7.4.2 過飽和固溶體形成及固溶度計算 130
7.4.3 硅在鋁中的過飽和固溶行為 134
7.5 非晶態(tài)固體 134
7.5.1 非晶氧化鋁 135
7.5.2 非晶硅 137
7.6 鋁基體位錯結(jié)構(gòu) 142
參考文獻 146
8 強流脈沖電子束處理對過共晶鋁硅合金表面性能的影響 148
8.1 引言 148
8.2 合金表面及截面硬度分析 149
8.2.1 維氏硬度測試原理及單位換算 149
8.2.2 合金表面顯微硬度分析 150
8.2.3 合金截面顯微硬度分析 158
8.3 合金表面摩擦磨損性能分析 161
8.3.1 磨損量變化 161
8.3.2 摩擦系數(shù)分析 165
參考文獻 166
9 強流脈沖電子束對Al-20Si-5Mg截面改性的研究 168
9.1 引言 168
9.2 電子束改性后鋁硅鎂合金重熔層形貌特征 168
9.3 截面熱影響區(qū)SEM形貌分析 170
9.4 電子束處理前后Al-20Si-5Mg合金EBSD分析 172
9.4.1 電子束處理前Al-20Si-5Mg合金EBSD分析 172
9.4.2 電子束處理后Al-20Si-5Mg合金截面EBSD分析 173
9.5 截面納米硬度分析 174
參考文獻 176
10 強流脈沖電子束對Al-20Si-5Mg-0.7Ce合金表面改性的研究 178
10.1 引言 178
10.2 電子束處理前Al-20Si-5Mg-0.7Ce合金表面微觀組織 178
10.2.1 電子束處理前Al-20Si-5Mg-0.7Ce合金表面形貌 178
10.2.2 電子束處理前Al-20Si-5Mg-0.7Ce合金表面元素分布 180
10.3 電子束處理后Al-20Si-5Mg-0.7Ce合金表面組織形貌 181
10.3.1 電子束處理后Al-20Si-5Mg-0.7Ce合金表面形貌 181
10.3.2 電子束處理后Al-20Si-5Mg-0.7Ce合金表面納米結(jié)構(gòu)的形成 182
10.4 電子束處理前后Al-20Si-5Mg-0.7Ce合金表面XRD分析 183
10.5 電子束處理前后Al-20Si-5Mg-0.7Ce合金表面元素分布 184
10.6 電子束處理前后Al-20Si-5Mg-0.7Ce合金表面顯微硬度 186
10.7 電子束處理前后Al-20Si-5Mg-0.7Ce合金表面耐磨性 187
10.8 電子束處理前后Al-20Si-5Mg-0.7Ce合金表面耐腐蝕性 189
參考文獻 191
11 ZK60鎂合金強流脈沖電子束表面改性 193
11.1 引言 193
11.2 結(jié)果分析 194
11.2.1 原始組織分析 194
11.2.2 改性后表面形貌分析 196
11.2.3 改性后截面微觀組織 203
11.2.4 XRD物相分析 204
11.2.5 耐腐蝕性能分析 206
11.2.6 耐摩擦性能分析 212
參考文獻 214
12 ZK60鎂合金強流脈沖電子束與微弧氧化復(fù)合表面改性 216
12.1 引言 216
12.2 結(jié)果分析 218
12.2.1 微弧氧化處理后形貌分析 218
12.2.2 經(jīng)微弧氧化處理后再經(jīng)強流脈沖電子束處理的形貌及微觀組織分析 220
12.2.3 經(jīng)強流脈沖電子束處理后再經(jīng)微弧氧化處理的形貌及微觀組織分析 223
12.2.4 微弧氧化和復(fù)合處理后XRD分析 226
12.2.5 微弧氧化和復(fù)合處理后抗腐蝕性能分析 230
12.2.6 微弧氧化和復(fù)合處理后耐摩擦性能分析 231
參考文獻 234
編后記 235