材料噴丸強化及其X射線衍射表征

目錄 
第1章 噴丸強化原理和設備 1
1.1 噴丸發(fā)展 1
1.2 噴丸強化原理 2
1.3 噴丸機 4
1.3.1 氣動式噴丸機 4
1.3.2 機械離心式噴丸機 10
1.3.3 噴丸機選擇原則 13
1.4 彈丸種類 13
1.4.1 噴丸過程中彈丸的狀態(tài) 14
1.4.2 鑄鋼彈丸 15
1.4.3 鈍化鋼絲切丸 16
1.4.4 玻璃及陶瓷彈丸 20
1.5 彈丸的質(zhì)量 24
1.5.1 彈丸的質(zhì)量要求和檢驗方法 24
1.5.2 彈丸尺寸的均勻性 25
1.5.3 彈丸的硬度和使用壽命 25
1.5.4 彈丸的選擇原則 25
1.6 彈丸的篩選設備 27
參考文獻 29
第2章 噴丸工藝和評價 31
2.1 噴丸方法和工藝概述 31
2.2 主要噴丸工藝參數(shù)試驗 32
2.2.1 噴丸強度試驗 32
2.2.2 表面覆蓋率試驗 34
2.3 噴丸最佳工藝參數(shù)的選擇 40
2.4 噴丸強化工藝質(zhì)量的控制和檢驗 40
2.5 零部件的噴丸強化工藝規(guī)范 41
2.6 影響噴丸強化效果的參數(shù) 43
2.6.1 彈丸尺寸的影響 43
2.6.2 彈丸速度的影響 44
2.6.3 彈丸形狀的影響 44
2.6.4 噴丸強化時間的影響 45
2.6.5 噴丸溫度的影響 45
2.6.6 噴丸工件應力狀態(tài)的影響 46
2.7 受噴材料/零部件表面粗糙度 47
2.7.1 噴丸表面的粗糙度 47
2.7.2 測定粗糙度的方法 48
2.7.3 影響噴丸表面粗糙度的因素 49
2.7.4 改善噴丸表面粗糙度的方法 49
2.8 噴丸強化工藝過程常遇到的問題 49
2.8.1 噴丸強度不穩(wěn)定 49
2.8.2 噴丸覆蓋率不穩(wěn)定 52
2.8.3 彈丸再循環(huán)問題 53
2.8.4 靜電問題 54
2.9 噴丸強化工藝規(guī)范說明 54
參考文獻 55
第3章 噴丸強化對材料性能的影響及其應用領域 56
3.1 噴丸強化對材料疲勞性能的影響 56
3.1.1 金屬材料的疲勞性能 56
3.1.2 噴丸對幾種鋼材疲勞性能的影響 61
3.1.3 噴丸強化對DD5鎳基高溫合金單晶材料疲勞性能的影響 64
3.1.4 噴丸強化對TC21高強度鈦合金疲勞性能的影響 65
3.1.5 噴丸強化對ZK60鎂合金高周疲勞性能的影響 66
3.1.6 噴丸強化對鋁合金疲勞性能的影響 67
3.2 噴丸強化對材料應力腐蝕性能的影響 68
3.2.1 噴丸和退火對304不銹鋼晶間腐蝕性能的影響 68
3.2.2 噴丸對鋁合金和鈦合金抗應力腐蝕性能的影響 69
3.2.3 噴丸對鋼材抗應力腐蝕性能的影響 70
3.3 噴丸強化對材料其他性能的影響 71
3.3.1 顯著提高其抗高溫水蒸氣氧化性能 71
3.3.2 明顯提高材料的硬度 75
3.3.3 明顯提高材料的屈服強度 76
3.4 噴丸強化的應用領域 78
3.4.1 一般介紹 78
3.4.2 噴丸強化在航空航天工業(yè)中的應用 78
3.4.3 噴丸強化在汽車工業(yè)中的應用 80
參考文獻 82
第4章 晶體學、X射線源衍射原理 84
4.1 晶體學基礎 84
4.1.1 點陣概念 84
4.1.2 晶胞、晶系 84
4.1.3 點陣類型 85
4.1.4 宏觀對稱性和點群 86
4.1.5230 種空間群 88
4.2 實驗室X射線源 89
4.3 同步輻射X射線源 91
4.3.1 同步輻射光源的原理 91
4.3.2 同步輻射光源的主要特征 93
4.4 射線與物質(zhì)的交互作用 96
4.4.1 X射線的吸收 96
4.4.2 激發(fā)效應 97
4.4.3 X射線的折射 97
4.4.4 X射線的反射 98
4.4.5 物質(zhì)對X射線的散射和衍射 98
4.5 射線衍射線束方位——勞厄方程和布拉格公式 99
4.5.1 勞厄方程 99
4.5.2 布拉格公式 101
4.6 多晶體衍射強度的運動學理論 102
4.6.1 單個電子散射強度 102
4.6.2 單個原子散射強度 103
4.6.3 單個晶胞散射強度 104
4.6.4 實際小晶粒積分衍射強度 106
4.6.5 實際多晶體衍射強度 107
4.6.6 實際多晶體的衍射強度公式 109
4.7 噴丸強化表層結(jié)構(gòu)的衍射效應 110
參考文獻 110
第5章 多晶物相的定量分析方法 111
5.1 多晶物相定量分析的原理 111
5.1.1 單相試樣衍射強度的表達式 112
5.1.2 多重性因數(shù) 112
5.1.3 結(jié)構(gòu)因數(shù) 112
5.1.4 溫度因數(shù) 113
5.1.5 吸收因數(shù) 113
5.1.6 衍射體積 114
5.1.7 多相試樣的衍射強度 115
5.2 采用標樣的定量相分析方法及其比較 116
5.2.1 標樣法的特點比較 117
5.2.2 標樣法的實驗比較研究 119
5.3 無標樣的定量相分析方法及其比較 120
5.3.1 無標樣法特征的比較 120
5.3.2 無標樣法的實驗比較 121
5.4 多峰定量法 123
5.4.1 多衍射峰強度的權(quán)因子定量分析法 123
5.4.2 黃旭鷗、陳名浩多峰定量法 124
5.5 物相定量多峰匹配強度比方法 127
5.6 大塊樣品的定量分析技術(shù) 130
5.7 實例——304奧氏體鋼噴丸過程中馬氏體相變 135
參考文獻 136
第6章 多晶材料織構(gòu)衍射分析方法 139
6.1 晶粒取向和織構(gòu)及其分類 139
6.1.1 晶體取向的表達式 139
6.1.2 晶體學織構(gòu)及分類 140
6.2 極圖測定 141
6.2.1 極圖測定的衍射幾何和方法 141
6.2.2 數(shù)據(jù)處理和極圖的描繪 143
6.3 反極圖的測定 144
6.4 三維取向分布函數(shù) 146
6.4.1 一般介紹 146
6.4.2 極密度分布函數(shù) 147
6.4.3 三維取向分布函數(shù)的表達式 147
6.4.4 三維取向分布函數(shù)的計算 148
6.4.5 三維取向分布函數(shù)的截面圖和取向線 149
6.5 材料織構(gòu)實驗測定結(jié)果的綜合分析 150
6.5.1 理想取向的分析 150
6.5.2 多重織構(gòu)組分分析 153
6.5.3 織構(gòu)的形成和演變 154
6.6 實例——噴丸對S30432奧氏體不銹鋼原始織構(gòu)的影響 156
參考文獻 157
第7章 宏觀應力的X射線衍射測定方法 159
7.1 應力狀態(tài)分類和應力應變間的基本關(guān)系式 159
7.1.1 三軸應力 159
7.1.2 平面應力（雙軸應力） 163
7.1.3 單軸應力 164
7.1.4 主應力狀態(tài) 164
7.2 宏觀應力X射線測定的衍射幾何 165
7.2.1 測定宏觀應力的一般X射線衍射方法 165
7.2.2 測定宏觀應力的掠入射X射線衍射方法 167
7.3 宏觀應力測定的基本方法 170
7.3.1 衍射應力分析的參考坐標系 170
7.3.2 一般情況下εφψ的表達式 170
7.3.3 宏觀內(nèi)應力測量的同傾法（ω模式） 171
7.3.4 宏觀內(nèi)應力測量的側(cè)傾法 172
7.3.5 φ旋轉(zhuǎn)和ψ旋轉(zhuǎn)的實質(zhì) 174
7.4 宏觀應力測定主要實驗裝備 175
7.4.1 一般多晶X射線衍射儀中的應力附件 175
7.4.2 X射線應力測定儀 176
7.5 雙軸應力的測定原理和方法 179
7.5.1 0°-45°法 180
7.5.2 sin2ψ法 180
7.6 噴丸表層力學特性研究 181
7.6.1 原位X射線屈服強度測定原理 181
7.6.2 TC4鈦合金拉伸力學行為 182
7.7 殘余應力測定實例——18CrNiMo7-6鋼噴丸殘余應力 184
7.7.1 殘余應力計算公式 184
7.7.2 噴丸殘余應力沿層深的分布 184
7.7.3 噴丸表面殘余應力的均勻性 186
參考文獻 187
第8章 多晶材料中微結(jié)構(gòu)和層錯的衍射線形分析 189
8.1 譜線線形的卷積關(guān)系 189
8.2 晶粒度寬化和微應變寬化 190
8.2.1 X射線衍射晶粒度寬化效應——Scherrer公式 190
8.2.2 微應變引起的寬化 191
8.3 分離微晶和微應力寬化效應的各種方法 192
8.3.1 Fourier級數(shù)法 192
8.3.2 方差分解法 193
8.3.3 近似函數(shù)法 194
8.3.4 最小二乘方法 195
8.3.5 前述幾種方法的比較 196
8.3.6 作圖法與最小二乘方法的比較 197
8.4 層錯引起的X射線衍射效應 199
8.4.1 密堆六方的層錯效應 199
8.4.2 面心立方的層錯效應 200
8.4.3 體心立方的層錯效應 201
8.4.4 分離密堆六方ZnO中微晶層錯寬化效應的Langford方法 202
8.5 分離多重寬化效應的最小二乘方法 203
8.5.1 分離微晶層錯二重寬化效應的最小二乘方法 203
8.5.2 分離微應變層錯二重寬化效應的最小二乘方法 204
8.5.3 微晶微應變層錯三重寬化效應的最小二乘方法 205
8.5.4 計算程序系列的結(jié)構(gòu) 207
8.6 微晶微應變層錯的測定實例 209
8.6.1 MH/Ni電池活化前后對比研究 209
8.6.2 實際應用小結(jié) 210
參考文獻 211
第9章 噴丸表面微結(jié)構(gòu)和位錯的衍射線形分析 212
9.1 位錯等多重寬化的線形分析 213
9.1.1 晶體缺陷引起的衍射效應 213
9.1.2 運動學散射理論框架中衍射峰寬化 213
9.1.3 均方應變的位錯模型 214
9.1.4 在特征非對稱線形情況下〈εg    L2〉的形式 214
9.2 改進的Williamson-Hall方法和Fourier方法 215
9.2.1 Williamson公式和改進的Williamson-Hall方法 215
9.2.2 用Fourier方法測定位錯密度 216
9.2.3 球磨α-鐵粉中的晶粒大小和位錯密度測定 217
9.3 位錯寬化的確定 218
9.4 位錯的比對因子Chkl的意義 219
9.4.1 位錯的比對因子Chkl的評定 219
9.4.2 測定位錯的位移場 223
9.5 位錯比對因子Chkl的計算 226
9.5.1 fcc材料的Chkl值 226
9.5.2 bcc材料的Chkl值 230
9.6 由半高寬求解晶粒大小和位錯密度 234
9.7 求解晶粒大小微應變位錯的Voigt單線法和最小二乘方法 235
9.7.1 Voigt單線法的原理 2