超声表面滚压处理对7075铝合金摩擦磨损性能的影响 被引量：1

1

作者 聂江平 姜云 管庆开 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期443-457,共15页

采用超声表面滚压工艺(USRP)在7075高强度铝合金表面形成梯度纳米结构提高合金的耐磨性。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等表征方法研究干滑动摩擦时,不同滚压道次的7075铝合金在不同摩擦载荷下摩擦磨损性能的变化规... 采用超声表面滚压工艺(USRP)在7075高强度铝合金表面形成梯度纳米结构提高合金的耐磨性。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等表征方法研究干滑动摩擦时,不同滚压道次的7075铝合金在不同摩擦载荷下摩擦磨损性能的变化规律,阐明表面纳米化的磨损机制。研究结果表明:随滚压道次的增加,7075铝合金的表面变形层厚度和显微硬度增加,表面粗糙度下降;随摩擦载荷的增加,7075铝合金的摩擦因数与磨损量均明显减小,耐磨性能显著提高;摩擦磨损过程中USRP试样表层产生的非晶组织是耐摩擦磨损性能提高的主要原因之一;7075铝合金的摩擦磨损机制由USRP处理前的磨粒磨损和黏着磨损转变为USRP处理后的黏着磨损。 展开更多

关键词 超声表面滚压处理 7075铝合金 干滑动摩擦 磨损机制

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超声滚压参数对PCrNi_(3)MoV高强钢表面完整性的影响

2

作者 杜云飞 张亚鸽 +2 位作者 李国栋 吴璞 辛志杰 《工具技术》 北大核心 2025年第2期14-18,共5页

为研究超声滚压工艺参数对PCrNi_(3)MoV钢表面完整性的影响规律,设计基于静压力、振幅和滚压次数的三因素三水平正交试验,对试样表面的微观形貌、显微硬度和粗糙度进行表征分析。结果表明,表面粗糙度随静压力的增加先减小后增大,随振幅... 为研究超声滚压工艺参数对PCrNi_(3)MoV钢表面完整性的影响规律,设计基于静压力、振幅和滚压次数的三因素三水平正交试验,对试样表面的微观形貌、显微硬度和粗糙度进行表征分析。结果表明,表面粗糙度随静压力的增加先减小后增大,随振幅增大和滚压次数的增多而减小;表面硬度随静压力和振幅的增大先增大后基本保持不变,随滚压次数的增多而显著增大。滚压次数对表面粗糙度的影响最大,静压力次之,振幅最小;滚压次数对表面显微硬度的影响最大,振幅次之,静压力最小。超声滚压后PCrNi_(3)MoV钢试样表面划痕缺陷基本被消除,表面光滑平整,表面粗糙度降低91.7%,表面显微硬度提高42.1%,其表面完整性显著提升。 展开更多

关键词 PCrNi_(3)MoV钢 超声滚压 工艺参数 表面完整性

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干态及小牛血清环境下超声滚压对Ti6Al7Nb合金微动磨损行为的影响研究

3

作者 黄奕博 贺继樊 +3 位作者 李洪洋 刘建华 彭金方 朱旻昊 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第3期351-362,共12页

为提高人工植入件的抗微动磨损性能,采用超声表面滚压技术(USRP)对其典型材料(Ti6Al7Nb合金)进行表面强化处理.在此基础上,研究并揭示了表面改性层在干态及小牛血清环境下的微动磨损行为和损伤机理.结果表明:USRP使基材表面形成约33μm... 为提高人工植入件的抗微动磨损性能,采用超声表面滚压技术(USRP)对其典型材料(Ti6Al7Nb合金)进行表面强化处理.在此基础上,研究并揭示了表面改性层在干态及小牛血清环境下的微动磨损行为和损伤机理.结果表明:USRP使基材表面形成约33μm的晶粒细化层,表面硬度提升约28.1%.USRP处理并未显著改变基材的微动运行区域特性,在损伤严重的滑移区损伤机制主要为磨粒磨损、疲劳磨损和氧化磨损.USRP强化处理改变了表层材料的晶界取向,减轻了接触区材料的剥落磨损程度,但增加的晶界通道可能加剧氧化磨损.不同微动工况下,USRP强化表面均具有较好的减摩效果,尤其在小牛血清环境中其磨损率较基材可降低约28%.研究结果可为人工关节材料的抗微动损伤表面工程防护提供理论数据和应用参考. 展开更多

关键词 Ti6Al7Nb合金 超声滚压表面强化 切向微动磨损 小牛血清环境 损伤机理

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钛合金材料超声滚压加工的仿真分析与实验研究 被引量：3

4

作者 马骏 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第2期345-352,共8页

采用普通滚压加工工艺对钛合金材料进行加工时,存在因低频冲击造成的工件残余应力分布不均匀和表面硬度低等问题,为此,开展了钛合金材料超声振动滚压工艺仿真及实验研究。首先,从理论层面分析了超声滚压加工的运动学及动力学特性,找出... 采用普通滚压加工工艺对钛合金材料进行加工时,存在因低频冲击造成的工件残余应力分布不均匀和表面硬度低等问题,为此,开展了钛合金材料超声振动滚压工艺仿真及实验研究。首先,从理论层面分析了超声滚压加工的运动学及动力学特性,找出了影响超声滚压加工性能的相关因素;然后,采用ABAQUS有限元软件建立了钛合金材料的仿真模型,分析了超声滚压对残余应力的影响及强化机理;最后,设计了钛合金工件的超声滚压实验,研究了不同参数指标对工件加工质量的影响,并根据实验结果对仿真模型和残余应力结果进行了验证。研究结果表明:随着静载荷和超声振幅的增加,工件表面残余应力分布相对均匀且趋于平稳,表面粗糙度呈现先降低后增加的趋势,表面硬度随强化层深度的增加逐渐降低;在振幅为20μm时,工件表面质量和性能相对较好,此时残余应力均值为849 MPa,表面粗糙度均值为0.1μm。该实验结果与仿真分析结果一致,验证了所建模型的可靠性,可为滚压制造工艺参数的选取提供参考。 展开更多

关键词 难加工材料 材料表面强化技术 超声振动滚压工艺 残余应力 表面硬度 表面粗糙度 ABAQUS

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超声滚压对DC53钢表面性能的影响 被引量：1

5

作者 杨程 刘思琪 +2 位作者 郭鑫 荣光焘 谢晓东 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期100-108,共9页

为了改善DC53冷作模具钢的表面性能,使用扫描电子显微镜、激光光谱共聚焦显微镜、显微硬度计、球-盘摩擦磨损试验机等设备分析了超声表面滚压加工工艺(USRP)的静压力、滚压道次、振幅、进给量对DC53冷作模具钢表面粗糙度、显微硬度、摩... 为了改善DC53冷作模具钢的表面性能,使用扫描电子显微镜、激光光谱共聚焦显微镜、显微硬度计、球-盘摩擦磨损试验机等设备分析了超声表面滚压加工工艺(USRP)的静压力、滚压道次、振幅、进给量对DC53冷作模具钢表面粗糙度、显微硬度、摩擦因数和磨损的影响规律。结果表明:与未处理DC53模具钢相比,USRP处理后DC53冷作模具钢表面产生了塑性变形,表面粗糙度由5.570μm最低可降为1.067μm,且在DC53冷作模具钢表面产生了晶粒细化现象,引入了梯度硬化层,表面硬度由基体的720 HV最大可提升为818.6 HV,硬化层深度最大可达300μm。摩擦因数降低,磨痕宽度减小,耐磨性能提高。通过极差分析法获得了对粗糙度、显微硬度、摩擦因数影响最大的工艺参数依次为进给量、滚压道次、静压力。通过灰色关联度分析法获得了工艺参数对表面性能的影响次序为静压力>进给量>滚压道次>振幅,最佳工艺参数组合为静压力400 N,滚压道次4次,振幅12μm,进给量0.05 mm。 展开更多

关键词 超声滚压工艺 冷作模具钢 表面性能 梯度硬化层

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超声滚压工艺对镍基单晶高温合金DD6表面完整性和疲劳寿命的影响 被引量：6

6

作者 夏天成 杨晓峰 +5 位作者 邵照宇 孙凯 李晓 王继 刘怡心 陈浩 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期182-191,共10页

目的 改善长期服役于高温高压环境的镍基单晶高温合金DD6材料的表面完整性,提高其使用寿命。方法 采用超声滚压表面强化工艺(UltrasonicRollingProcess,USRP)对镍基单晶高温合金DD6试样进行表面强化,用正交试验法对三因素三水平的试样... 目的 改善长期服役于高温高压环境的镍基单晶高温合金DD6材料的表面完整性,提高其使用寿命。方法 采用超声滚压表面强化工艺(UltrasonicRollingProcess,USRP)对镍基单晶高温合金DD6试样进行表面强化,用正交试验法对三因素三水平的试样组进行试验,使用三维形貌仪、显微硬度仪、XRD射线衍射仪和MTS万能疲劳试验机探究静压力、进给速度和加工遍数等超声滚压参数对镍基单晶合金表面完整性和疲劳寿命的影响规律。结果 对于镍基单晶材料,超声滚压强化工艺能有效降低其表面粗糙度,提高表面显微硬度,并在材料内部引入一定的残余应力,并提升疲劳寿命。经USRP处理后,不同晶体取向的材料能够取得的最佳表面增益效果为,表面硬度从465HV提高到679.2HV,表面粗糙度从0.703μm降低至0.253μm,表面引入了约为782 MPa的残余压应力。不同晶向材料的疲劳寿命提升表现为,应力水平为742.4 MPa时,疲劳寿命提升1.3倍;应力水平为649.6MPa时,疲劳寿命提升1.5倍。结论 超声滚压工艺能够有效降低DD6材料的表面粗糙度、提高表面显微硬度,并在表面引入一定的残余应力,疲劳断裂模式主要为沿{110}面的滑移断裂。在低于742.4 MPa的应力加载时,超声滚压强化可以明显提高DD6材料在高温下的疲劳寿命。 展开更多

关键词 超声滚压 镍基单晶合金 工艺参数 表面完整性 断裂特征 疲劳寿命

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超声滚压加工次数对M50钢疲劳及腐蚀行为的影响 被引量：1

7

作者 刘树静 李涌泉 +2 位作者 王帅星 喻天健 庞志伟 《热加工工艺》 北大核心 2024年第24期102-110,共9页

采用三维显微镜、FESEM、X射线应力仪等分析了超声滚压加工次数对M50钢表面粗糙度、微观结构及残余应力的影响,通过旋转弯曲疲劳试验、电化学试验评价了不同状态M50钢的疲劳与腐蚀行为,探讨了相关机制。结果表明,超声滚压过程中M50钢发... 采用三维显微镜、FESEM、X射线应力仪等分析了超声滚压加工次数对M50钢表面粗糙度、微观结构及残余应力的影响,通过旋转弯曲疲劳试验、电化学试验评价了不同状态M50钢的疲劳与腐蚀行为,探讨了相关机制。结果表明,超声滚压过程中M50钢发生累积塑性变形,表面粗糙度降低,表层晶粒细化并引入了残余压应力,这些提升了M50钢的抗疲劳性能。增加加工次数可加深塑性变形层,提高表面硬化效果;但M50钢的疲劳寿命并不随加工次数的增多而延长,1000 N静压力下加工10次即可为M50钢提供较佳的抗疲劳效果,1000 MPa下该样品的疲劳裂纹萌生在距表面约157μm的次表层,疲劳寿命长达1101.7万次,是未处理试样的近5倍。此外,超声滚压强化可赋予M50钢更优异的钝化性能,改善其耐蚀性,尤其是10次处理的样品,其自腐蚀电流密度最低,仅为4.10μA/cm^(2)。 展开更多

关键词 M50钢 超声表面滚压加工 加工道次 抗疲劳性能 耐蚀性

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超声滚压GCr15表面性能模型建立及工艺参数优化 被引量：7

8

作者 黄鹏程 王燕霜 +2 位作者 程勇杰 王高峰 袁锡铭 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期156-165,共10页

目的基于超声滚压后GCr15试样表面粗糙度和表面硬度与工艺参数之间的数学模型,获取超声滚压GCr15的最佳工艺参数。方法首先,通过单因素试验筛选4个工艺参数的取值范围;其次,建立基于响应曲面的超声滚压GCr15表面硬度及表面粗糙度预测模... 目的基于超声滚压后GCr15试样表面粗糙度和表面硬度与工艺参数之间的数学模型,获取超声滚压GCr15的最佳工艺参数。方法首先,通过单因素试验筛选4个工艺参数的取值范围;其次,建立基于响应曲面的超声滚压GCr15表面硬度及表面粗糙度预测模型;再次,基于遗传算法对2个预测模型进行多目标复合优化,得到最佳工艺参数;最后,针对多目标优化结果进行试验验证。结果在超声滚压处理GCr15时,滚压静压力及滚压次数对试样表面硬度及表面粗糙度的影响极显著,转速的影响不显著;进给量对表面硬度有显著影响,对表面粗糙度的影响不显著。粗糙度模型受到静压力和滚压次数双因子交互作用的影响,硬度模型不受交互作用的影响。基于遗传算法进行多目标优化得到的最佳工艺参数如下:转速为207 r/min,进给量为0.34 mm/r,静压力为0.49 MPa,滚压次数为3。在最佳工艺参数下得到试样的最低表面粗糙度为0.34μm、最高硬度为60.5HRC。结论基于响应曲面法的GCr15超声滚压表面性能预测模型准确有效。采用最优工艺参数能够获得最优表面质量。 展开更多

关键词 超声滚压 轴承钢 响应曲面法 BOX-BEHNKEN设计 遗传算法 工艺参数优化

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超声滚压工艺参数对45钢表面完整性与冲击性能的影响

9

作者 贾琦 杜东兴 +3 位作者 孔金星 刘思来 彭照波 杨全威 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期28-34,共7页

设计了以静压力(400,800,1200 N)、振幅(3,5,7μm)、滚压道次(1,2,3)等超声滚压工艺参数为变量,表面粗糙度、残余应力、显微硬度和冲击吸收功为响应的的正交试验,研究了超声滚压参数对45钢表面完整性与冲击性能的影响。结果表明:随着静... 设计了以静压力(400,800,1200 N)、振幅(3,5,7μm)、滚压道次(1,2,3)等超声滚压工艺参数为变量,表面粗糙度、残余应力、显微硬度和冲击吸收功为响应的的正交试验,研究了超声滚压参数对45钢表面完整性与冲击性能的影响。结果表明:随着静压力和振幅增加,试样的表面粗糙度增大,滚压道次影响较小;随静压力、振幅、滚压道次增加,试样的表面残余压应力略有增大;随着静压力与振幅增加,硬化层深度增大,随着滚压道次增加,硬化层深度先减小后增大;随着静压力和振幅增加,冲击吸收功先减小后增大,随滚压道次增加,冲击吸收功增大;对表面粗糙度、表面残余应力、硬化层深度和冲击吸收功影响最大的因素分别为振幅、静压力、静压力和滚压道次;最佳超声滚压工艺参数为静压力400 N、振幅7μm、滚压3次,此时试样灰色关联度最大,表面完整性和冲击性能较好。 展开更多

关键词 超声滚压处理 表面完整性 冲击断裂 残余应力

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超声表面滚压对氢化钛烧结纯钛显微组织及性能的影响

10

作者 尧晶 张建涛 +3 位作者 李星毅 柳中强 刘潇 肖志瑜 《粉末冶金技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期547-555,共9页

采用超声表面滚压技术对氢化钛烧结纯钛进行表面强化,并借助X射线衍射、电子背散射衍射、扫描电镜和透射电镜分析滚压后纯钛的微观组织演化及性能影响。结果表明,滚压后组织呈梯度变化,最外表面晶粒为等轴纳米晶,尺寸约100 nm;随距表面... 采用超声表面滚压技术对氢化钛烧结纯钛进行表面强化,并借助X射线衍射、电子背散射衍射、扫描电镜和透射电镜分析滚压后纯钛的微观组织演化及性能影响。结果表明,滚压后组织呈梯度变化,最外表面晶粒为等轴纳米晶,尺寸约100 nm;随距表面距离增大,晶体组织依次为块状晶、层片状组织及等轴粗晶,塑性变形层厚度可达400μm。滚压后表面硬度提高了36%,表面粗糙度显著降低,滚压后引发的晶粒细化和残余应力有助于产生致密的钝化膜,提高了耐腐蚀性能。滚压后抗拉强度和屈服强度为640 MPa、485 MPa,分别提高了32%和27%,但延伸率有所下降,断口形貌总体仍表现为韧性断裂。 展开更多

关键词 超声表面滚压 纯钛 微观组织 力学性能 粉末冶金

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超声表面滚压工艺影响镍基690合金冲-切磨损行为的研究 被引量：1

11

作者 尹美贵 张磊 尹海燕 《摩擦学学报（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期985-995,共11页

通过超声表面滚压技术(USRP)改善镍基690合金表面的粗糙度和硬化层,并探究该工艺对其冲-切磨损行为的影响机理.首先,采用USRP对镍基690合金表面进行强化处理,然后,基于可控能量式冲-切磨损试验装置,探究镍基690合金强化前后在不同冲-切... 通过超声表面滚压技术(USRP)改善镍基690合金表面的粗糙度和硬化层,并探究该工艺对其冲-切磨损行为的影响机理.首先,采用USRP对镍基690合金表面进行强化处理,然后,基于可控能量式冲-切磨损试验装置,探究镍基690合金强化前后在不同冲-切变量下其磨损界面的动态响应行为与损伤机理.得出了USRP工艺可有效降低磨损界面的摩擦力和摩擦系数,降低冲切能耗,进而减少材料的磨损程度,此外,冲击或切向滑动速度的增加均会导致磨损界面所受冲击力和摩擦力的增大,并降低动能吸收率. 展开更多

关键词 镍基690合金 超声表面滚压 冲-切磨损 损伤机理

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电脉冲对9SiCr钢超声滚压表面性能的影响

12

作者 徐梓真 赵天永 +5 位作者 彭绍坤 王猛 赵洪甲 宁腾飞 马浩阳 吴鹤 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第19期186-192,共7页

目的提高9SiCr钢表面硬度、光洁度,获得更好的表面质量。方法对9SiCr钢棒状试样进行车削加工,然后分别进行不同参数下的超声滚压(USRP)和高能电脉冲辅助超声滚压(EP-USRP)加工。通过表面粗糙度测试、微观形貌分析、表层显微维氏硬度测试... 目的提高9SiCr钢表面硬度、光洁度,获得更好的表面质量。方法对9SiCr钢棒状试样进行车削加工,然后分别进行不同参数下的超声滚压(USRP)和高能电脉冲辅助超声滚压(EP-USRP)加工。通过表面粗糙度测试、微观形貌分析、表层显微维氏硬度测试,分别评价不同加工状态试样的表面粗糙度、表面形貌、表层一定深度内的硬度梯度分布,并通过光学显微镜和扫描电子显微镜对试样表层形貌进行分析。结果车削后试样的表面粗糙度为0.45μm,经施加压力为1000 N的USRP加工后,试样表面粗糙度为0.043μm,对试样进行EP-USRP加工,当均方根电流密度为0.71 A/mm^(2)时,表面粗糙度降至0.032μm,比单纯USRP加工后试样的表面粗糙度降低了25.6%。经车削后,试样的显微维氏硬度约为550HV,经施加压力为800 N的USRP加工后,试样表层硬度为590HV。当对试样施加均方根电流密度为0.71 A/mm^(2)的EP-USRP处理后,其硬度为612HV,比USRP加工后的硬度增加了3.8%。从硬化层深度来看,经USRP加工后试样径向表层到心部大概有300μm得到硬化,而经EP-USRP加工后硬化层的深度可以增至400μm。从微观形貌分析可以看出,试样表层具有一定深度的细晶层,随着加工状态的不同,晶粒大小和细晶层深度也不同。结论采用USRP、EP-USRP加工都可以在一定程度上提高9SiCr钢的表面质量,电脉冲可以提高USRP加工的效果,进一步提高表面质量。 展开更多

关键词 电脉冲 超声滚压 9SICR钢 粗糙度 显微硬度 表面质量

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超声表面滚压加工参数对40Cr表面粗糙度的影响 被引量：34

13

作者 王婷 王东坡 +2 位作者 沈煜 龚宝明 邓彩艳 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期168-172,共5页

研究了超声表面滚压加工各种加工参数对供货态40Cr轴表面粗糙度的影响.采用表面粗糙度分析仪对初始及加工表面进行测定,并使用显微硬度计测量该技术对40Cr表层沿深度方向的硬化作用.试验结果表明:超声表面滚压加工技术能显著降低车削的... 研究了超声表面滚压加工各种加工参数对供货态40Cr轴表面粗糙度的影响.采用表面粗糙度分析仪对初始及加工表面进行测定,并使用显微硬度计测量该技术对40Cr表层沿深度方向的硬化作用.试验结果表明:超声表面滚压加工技术能显著降低车削的加工痕迹,改善金属材料的表面质量;各工艺参数对试样表面粗糙度均有一定影响,并产生不同程度的表层硬化作用;并且给出了各工艺参数的合理范围,试样的表面粗糙度值可降低至0.2.μm以下. 展开更多

关键词 超声表面滚压加工 加工参数 40Cr 表面粗糙度 表层硬化

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超声表面滚压加工40Cr表层的纳米力学性能 被引量：28

14

作者 刘宇 王立君 +1 位作者 王东坡 王颖 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期656-661,共6页

研究了超声表面滚压加工40Cr表层的力学性能.采用纳米压痕实验测定了表层的弹性模量、纳米硬度和残余应力.实验结果表明:经过超声表面滚压后,40Cr表层的弹性模量和硬度都得到显著提高,最大值均位于表面,往复加工3遍的表面弹性模量和硬... 研究了超声表面滚压加工40Cr表层的力学性能.采用纳米压痕实验测定了表层的弹性模量、纳米硬度和残余应力.实验结果表明:经过超声表面滚压后,40Cr表层的弹性模量和硬度都得到显著提高,最大值均位于表面,往复加工3遍的表面弹性模量和硬度分别为217.16,GPa和3.588,GPa,加工6遍的表面弹性模量和硬度分别为224.8,GPa和3.857,GPa;同时表层获得一定数值的残余压应力,最大值位于表面并随着加工遍数的增加而增大.对比实验结果发现往复加工次数对表层的力学性能有重要的影响. 展开更多

关键词 超声表面滚压加工 40Cr 纳米压痕 力学性能

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表面超声滚压处理对高速列车车轴钢疲劳性能的影响 被引量：37

15

作者 任学冲 陈利钦 +2 位作者 刘鑫贵 项彬 林国标 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1-5,共5页

对EA4T型高速列车车轴钢棒状旋转弯曲疲劳试样实验段磨削加工后进行了表面超声滚压处理。观察了处理前后试样的表面形貌及表层微观组织,测量了处理前后试样的表面粗糙度、表层硬度及表层残余应力。利用旋转弯曲疲劳实验得到处理前后试... 对EA4T型高速列车车轴钢棒状旋转弯曲疲劳试样实验段磨削加工后进行了表面超声滚压处理。观察了处理前后试样的表面形貌及表层微观组织,测量了处理前后试样的表面粗糙度、表层硬度及表层残余应力。利用旋转弯曲疲劳实验得到处理前后试样的疲劳极限。结果表明:表面超声滚压处理后,试样的疲劳极限由352MPa提高到401MPa。疲劳极限的提高主要由于表面超声滚压处理后试样表面粗糙度降低、表层强度及残余压应力增加。 展开更多

关键词 车轴钢 表面超声滚压处理 疲劳极限 表面粗糙度 残余应力

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超声表面滚压处理铝合金钻杆的高温摩擦学性能 被引量：11

16

作者 梁健 岳文 +3 位作者 孙建华 侯斌斌 尹浩 刘俊秀 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期129-137,共9页

为了提高铝合金钻杆的耐磨性,利用超声表面滚压技术(USRP)对2219铝合金钻杆材料进行表面强化处理。采用透射电子显微镜(TEM)表征了USRP处理后铝合金的晶粒大小,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计测量了强化层的微... 为了提高铝合金钻杆的耐磨性,利用超声表面滚压技术(USRP)对2219铝合金钻杆材料进行表面强化处理。采用透射电子显微镜(TEM)表征了USRP处理后铝合金的晶粒大小,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计测量了强化层的微观形貌、相组成和显微硬度,并利用高温摩擦磨损试验机评价了试样的摩擦学性能,对磨副为玛瑙球。结果表明,经USRP处理后2219铝合金表面形成了纳米晶和厚度约500μm的塑性强化层,表面硬度由120 HV0.05提高至190 HV0.05。随着摩擦磨损试验温度的升高,未处理试样和USRP试样的平均摩擦因数和磨损率都逐渐增大。在相同试验温度下,USRP试样的平均摩擦因数和磨损率均小于未处理试样的。未处理试样和USRP试样的磨损机制主要是黏着磨损和磨粒磨损。 展开更多

关键词 铝合金 钻杆 超声表面滚压 表面纳米化 高温摩擦学性能

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高能电脉冲-超声滚压耦合技术对淬火态GCr15钢表面强化研究 被引量：8

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作者 张硕 徐梓真 +3 位作者 张冰 宋国林 韩彬 唐国翌 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期82-86,100,共6页

采用高能电脉冲辅助超声滚压技术对高频淬火态GCr15轴承钢进行了表面强化处理,并对表层硬度梯度、表面粗糙度以及摩擦磨损性能进行了表征。与普通超声滚压技术相比,声电耦合处理后样品在提高表面硬度的同时强化层深度提高约100μm,表面... 采用高能电脉冲辅助超声滚压技术对高频淬火态GCr15轴承钢进行了表面强化处理,并对表层硬度梯度、表面粗糙度以及摩擦磨损性能进行了表征。与普通超声滚压技术相比,声电耦合处理后样品在提高表面硬度的同时强化层深度提高约100μm,表面粗糙度Ra由1.4μm降低至0.23μm,并且在电脉冲作用下位错运动与越过能垒的能力都得到增强,从而促进表面微裂纹得到愈合,表面质量显著提高,摩擦磨损性能提高约50%。对高频淬火态GCr15轴承钢而言,脉冲电流的电致塑性效应能够促进位错运动,提高材料表面塑性变形能力,从而使超声滚压产生的塑性变形向次表层发展,显著提高强化效果。 展开更多

关键词 声电耦合处理 塑性变形 硬度 表面质量 摩擦磨损性能

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X80钢超声表面滚压加工残余应力场的有限元模拟 被引量：5

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作者 王炳英 尹宇 +1 位作者 侯振波 蒋文春 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期80-83,共4页

建立了超声表面滚压加工(USRP)的接触分析模型,模拟了X80钢的USRP过程,分析了等效塑性应变和残余应力的分布,并将残余应力的模拟结果与实测结果进行比较。结果表明:X80钢经USRP处理后表层发生了剧烈的塑性变形,并产生了残余压应力;随着... 建立了超声表面滚压加工(USRP)的接触分析模型,模拟了X80钢的USRP过程,分析了等效塑性应变和残余应力的分布,并将残余应力的模拟结果与实测结果进行比较。结果表明:X80钢经USRP处理后表层发生了剧烈的塑性变形,并产生了残余压应力;随着距表面的深度增大,表层的残余压应力逐渐减小,并转变为残余拉应力;残余压应力峰值和残余压应力层厚度随位移载荷增大而增大;X80钢表面残余应力的模拟结果的与实测结果的误差约为4.8%,验证了模型的可靠性。 展开更多

关键词 X80钢 超声表面滚压加工 有限元模拟 残余应力

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风电轴承材料超声滚挤压表面粗糙度数值模拟及参数优化 被引量：9

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作者 王晓强 刘鑫 +1 位作者 姚国林 尹丹青 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期20-26,共7页

基于DEFORM有限元分析软件建立风电轴承材料42CrMo工件的超声滚挤压过程数值模拟模型,研究工件转速、进给速度、振幅及静压力对工件表面粗糙度的影响。采用响应曲面法中的BBD(Box-Benhnken)进行试验设计,对模拟结果进行了回归分析,并对... 基于DEFORM有限元分析软件建立风电轴承材料42CrMo工件的超声滚挤压过程数值模拟模型,研究工件转速、进给速度、振幅及静压力对工件表面粗糙度的影响。采用响应曲面法中的BBD(Box-Benhnken)进行试验设计,对模拟结果进行了回归分析,并对工艺参数进行优化。结果表明,超声滚挤压工件表面粗糙度随工件转速与进给速度的增加而增大,随振幅与静压力的增加而减小,当振幅和静压力分别超过约13μm和350 N时,表面粗糙度随振幅与静压力的继续增加而增大;获得了最优工艺参数组合:工件转速306 r·min^-1、进给速度18 mm·min^-1、振幅13μm、静压力301 N,基于最优参数组合获得表面粗糙度预测值为0.451μm,试验值为0.419μm,预测值与试验值具有良好的一致性。优化后的表面粗糙度与优化前相比降低了50.12%。 展开更多

关键词 超声滚挤压 表面粗糙度 数值模拟 响应曲面法 工艺优化

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超声波滚压光整加工技术机理研究 被引量：5

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作者 于泽旭 宋锦春 +1 位作者 王琰 倪克 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第12期93-96,共4页

超声表面滚压光整加工是一种新兴超声辅助表面改性技术,能够促使表面层晶粒纳米化,可显著降低材料的表面粗糙度值,改善表面应力分布,增强其耐磨、耐腐蚀性。研究了超声滚压加工机理及并建立力学模型。对超声加工系统各关键组成部分进行... 超声表面滚压光整加工是一种新兴超声辅助表面改性技术,能够促使表面层晶粒纳米化,可显著降低材料的表面粗糙度值,改善表面应力分布,增强其耐磨、耐腐蚀性。研究了超声滚压加工机理及并建立力学模型。对超声加工系统各关键组成部分进行剖析,重点对超声变幅杆的结构进行了理论上的分析及设计,利用ANSYS有限元分析软件对变幅杆进行了模态与谐响应分析,验证了理论设计的合理性。确定了满足超声波滚压加工模式的本构模型,利用ABAQUS对超声滚压冲击过程做有限元模拟分析。 展开更多

关键词 超声波 滚压加工 活塞杆 自纳米化 表面粗糙度 建模

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