图书简介

《材料喷丸强化及其X射线衍射表征》分四大部分，共17章。第一部分（第1～3章）介绍喷丸强化的基本原理、设备、工艺及其对材料/零部件性能的影响。第二部分（第4～10章）介绍X射线衍射的原理和表征喷丸强化表层结构的X射线衍射方法，包括晶体学及X射线源衍射原理、多晶物相的定量分析方法、多晶材料织构衍射分析方法、宏观应力的X射线衍射测定方法、多晶材料中微结构和层错的衍射线形分析、喷丸表面微结构和位错的衍射线形分析、Rietveld全谱拟合及其在喷丸表层结构表征中的应用；第三部分（第11～16章）介绍对相关材料/零部件喷丸强化表层结构的X射线衍射表征和研究结果，包括喷丸应力的模型数值模拟，以及主要钢材、铝和铝基复合材料、钛合金及钛基复合材料、镍基高温合金单晶DD3、重要典型零部件的喷丸表层结构表征与研究。第四部分（第17章）为《材料喷丸强化及其X射线衍射表征》的总结：弹丸对材料的作用机理和喷丸强化机理，主要包括喷丸机理分析基础——单丸条件下的受力变形分析、喷丸表层塑性变形、应力强化机理、晶粒细（纳米）化机理、组织-结构强化机理（细晶强化机理、相变强化机理、缺陷强化)。

第1章喷丸强化原理和设备

1.1喷丸发展

1.2喷丸强化原理

1.3喷丸机

1.3.1气动式喷丸机

1.3.2机械离心式喷丸机

1. 3.3喷丸机选择原则

1.4弹丸种类

1.4.1 喷丸过程中弹丸的状态

1.4.2铸钢弹丸

1.4.3钝化钢丝切丸

1.4.4 玻璃及陶瓷弹丸

1.5弹丸的质量

1.5.1 弹丸的质量要求和检验方法

1.5.2弹丸尺寸的均匀性

1.5.3弹丸的硬度和使用寿命

1.5.4 弹丸的选择原则

1.6 弹丸的筛选设备

参考文献

第2章 喷丸工艺和评价

2.1喷丸方法和工艺概述

2.2主要喷丸工艺参数试验

• 2.2.1 喷丸强度试验
• 2.2.2 表面覆盖率试验

2.3喷丸最佳工艺参数的选择

2.4喷丸强化工艺质量的控制和检验

2.5零部件的喷丸强化工艺规范

2.6影响喷丸强化效果的参数

2.6.1 弹丸尺寸的影响

2.6.2弹丸速度的影响

2.6.3弹丸形状的影响

2.6.4喷丸强化时间的影响

2.6.5噴丸温度的影响

2.6.6 喷丸工件应力状态的影响

2.7受喷材料/零部件表面粗糙度

2. 7. 1噴丸表面的粗糙度

2. 7.2測定粗糙度的方法

2.7.3影响喷丸表而粗链度的因素

2.7.4 改善喷丸表面粗糙度的方法

2.8喷丸强化工艺过程常遇到的问题

2.8.1喷丸强度不稳定

2.8.2喷丸覆盖率不稳定

2.8.3弹丸再循环问题

2.8.4 静电问题

2.9喷丸强化工艺规范说明

参考文献

第3章 喷丸强化对材料性能的影响及其应用领域

3.1喷丸强化对材料疲劳性能的影响

3.1.1 金属材料的疲劳性能

3.1.2喷丸对儿种钢材瘦劳性能的影响

3. 1.3喷丸强化对 DD5 镍基高溫合金单晶材料疲劳性能的影响

3.1.4喷丸强化对 TC21 高强度钛合金疲劳性能的影响

3.1.5喷丸强化对ZK60 镁合金高周疲劳性能的影响

3.1.6噴丸强化对铝合金疲劳性能的影响

3.2喷丸强化对材料应力腐蚀性能的影响

3.2.1喷丸和退火对 304 不锈钢晶间腐蚀性能的影响

3.2.2喷丸对铝合金和钛合金抗应力腐蚀性能的影响

3.2.3喷丸对钢材抗应力腐蚀性能的影响

3.3喷丸强化对材料其他性能的影响…

3.3.1瞾著提高其抗高溫水蒸气氧化性能

3.3.2明显提高材料的硬度

3.3.3明豆提高材料的屈服强度

3.4喷丸强化的应用领域

3.4.1 一般介绍

3.4.2资丸强化在汽车工业中的应用

3.4.3喷丸强化在航空航天工业中的应用

参考文献

第4章 品体学、X射线源衍射原理

4.1晶体学基础

• 4.1.1.点阵概念
• 4.1.2晶胞、晶系

4. 1.3点阵类型

4.1.4宏观对称性和点群

4. 1.5种空向群

4.2实验室X射线源

4.3同步辐射X射线源 

• 4.3.1 同步辐射光源的原理
• 4.3.2 同步辐射光源的主要特征

4.4射线与物质的交互作用

4.4.1 X射线的吸收

4.4.2激发效应

4.4.3X射线的折射

4.4.4X射线的反射

4.4.5物质对X射线的散射和衍射

4.5射线衔射线束方位

劳厄方程和布拉格公式

• 4.5.1 劳厄方程
• 4.5.2 布拉格公式

4.6多品体衍射强度的运动学理论

4.6.1草个电子散射强度

4.6.2单个原子散射强度

4.6.3单个晶胞散射强度

4.6.4实际小晶粒积分衍射强度 

4.6.5实际多晶体衍射强度

4.6.6实际多晶体的衍射强度公式

4.7喷丸强化表层结构的衍射效应

参考文献

第5章 多晶物相的定量分析方法

5.1 多品物相定量分析的原理

5.1.1单相试样衍射强度的表达式

5.1.2多重性因数

5.1.3结构因敬

5.1.4温度因数

5.1.5吸收因欼

5.1.6衍射体积

5.1.7 多相试样的衍射强度

5.2采用标样的定量相分析方法及其比较

• 5.2.1 标样法的特点比较
• 5.2.2 标样法的实验比较研究

5.3无标样的定量相分析方法及其比较

• 5.3.1 无标样法特征的比較
• 5.3.2 无标样法的实验比救

5.4多峰定量法

• 5.4.1 多衍射峰强度的权因子定量分析法
• 5.4.2 黄旭鸥、陈名浩多峰定量法

5.5物相定量多峰匹配强度比方法

5.6大块样品的定量分析技术

5.7 实例 奥氏体钢喷丸过程中马氏体相变

参考文献

第6章 多晶材料织构衍射分析方法

6.1品粒取向和织构及其分类

• 6.1.1 晶体取向的表达式
• 6.1.2 品体学织构及分类

6.2极图测定

• 6.2.1 极團测定的衍射几何和方法
• 6.2.2 数据处理和极图的描绘

6.3反极图的测定

6.1三维取向分布函数

6.4.1 一般介绍

6.4.2极密度分布函数

6.4.3三维取向分布函数的表达式

6.1.4三维取向分布函数的计算 

6.4.5三维取向分布函数的截面图和取向线

6.5材料织构实验测定结果的综合分析

6.5.1 理想取向的分析

6.5.2多重织构组分分析

6.5.3织构的形成和演变

6.6 实例喷丸对 S30432奥氏体不锈钢原始织构的影响

参考文献

第7章 宏观应力的X射线衍射测定方法

7.1 应力状态分类和应力-应变间的基本关系式

7.1.1 三轴应力

7.1.2平面应力（双抽应力）

7.1.3单轴应力

7.1.4 主应力状态

7.2 宏观应力X射线测定的衍射几何

7.2.1 测定宏观应力的一般X射线衍射方法

7.2.2測定宏观应力的掠入射X射线衍射方法

7.3宏观应力测定的基本方法

7.3.1 衍射应力分析的参考坐标系

7. 3.2一般情况下Ew的表达式

7.3.3宏观内应力测量的同倾法（cw模式）

7.3,4宏观内应力测量的側倾法

7.3.5旋转种必旋转的实质

7.4宏观应力测定主要实验装备

• 7.4.1 一般多品X射线衍射仪中的应力附件
• 7.4.2 X射线应力測定仪

7.5双轴应力的测定原理和方法 

7.5.1 0°-45°法

7.5.2 sinig法

7.6喷丸表层力学特性研究

• 7.6.1 原位X射线屈服强度測定原理
• 7.6.2 TC4钛合金拉伸力学行为

7.7残余应力测定实例——18CrNiMo7-6 钢喷丸残余应力

• 7.7.1 残余应力计算公式
• 7.7.2 喷丸残余应力沿层深的分布
• 7.7.3 喷丸表面爽余应力的均匀性参考文献

• 第8章

  8.1多晶材料中微结构和层错的衍射线形分析

  8.2请线线形的卷积关系晶粒度宽化和微应变宽化

  8.2.1 X射线衍射晶粒度宽化效应Scherrer 公式

  8.2.2 微应交引超的寬化

  8.3分离微品和微应力寬化效应的各种方法

  8.3.1 Fourier 级數法

  8.3.2方差分解法

  8.3.3近似函数法

  8. 3.4最小二乘方法

  8.3.5前述几种方法的比较

  8.3.6 作團法与最小二乘方法的比較

  8.4层错引起的X射线衍射效应

  8.4.1 密堆六方的层错效应

  8.4.2面心立方的层错效应

  8.4.3体心立方的层错效应

  8.4.4 分高密堆六方 ZnO 中微晶-层错宽化效应的Langford 方法

  8.5分离多重宽化效应的最小二乘方法

  8. 5.1分离微晶-层错二重宽化效应的最小二乘方法

  8.5.2分高微应变-层错二重寬化效应的最小二乘方法

  8. 5.3微晶-微应变-层错三重宽化效应的最小二乘方法

  8.5.4 计算程序系列的结构

  8.6微品-微应变-层错的测定实例

  • 8.6.1 MH/Ni 电池活化前后对比研究
  • 8.6.2 实际应用小结

  参考文献

  第9章 喷丸表面微结构和位错的衍射线形分析

  9.1 位错等多重寬化的线形分析

  9.1.1 晶体缺陷引起的衍射效应 

  9.1.2运动学散射理论框架中衍射峰宽化

  9.1.3均方应交的位错模型

  9.1.4 在特征非对称线形情况下《Eg•L”）的形式

  9.2改进的 Williamson-Hall 方法和 Fourier 方法

  9.2.1 Williamson 公式和改进的 Williamson-Hall 方法

  9.2.2用 Fourier 方法測定位错密

9.2.3 球廢a铁粉中的晶粒大小和位错密度测定

9.3位错宽化的确定

9.4位错的比对因子Cu的意义

• 9.4.1 位错的比对因子Cw的評定
• 9.4.2 测定位错的位移场

9.5位错比对因子Cwr 的计算9.5.1fcc 材料的Cw𠊙

9.5.2 bcc 材料的Cw億

9.6由半高寬求解品粒大小和位错密度

9.7求解晶粒大小-微应变-位错的 Voigt 单线法和最小二乘方法

9.7.1 Voigt 单线法的原理

9.7.2Voigt 单线法的测量实例

Ti6AI4V 晶粒尺度和位锴效应

9.7.3 求解微晶大小-微应麥-位错的最小二乘方法。

9.8由半高宽求解晶粒大小-位错密度-层错概率的最小二乘方法

9.9用最小二乘方法测定位错密度实例—球磨铁粉末的品粒大小和位错密度

9.10线形寬化分析相关的重要实验技术简介

9.10.1不同寻峰方法对衍射线峰位和 FWHM 的影响

9.10.2阶寬对峰位、FWHM的影响

9.10.3影响衍射线峰位和 FWHM 的因素

9.10.4关于仪器寬化的岩除

参考文献

第10章Rietveld 全谱拟合及其在喷丸表层结构表征中的应用

10.1Rietveld 全谱拟合理论模型

10.2通过全谱拟合求解品粒尺度、均方应变和位错密度

10.3全谱拟合定量相分析

10.1.1 Rietveld 结构精修的原理

10.1.2Rietveld 结构精修的步骤

10.2.1 Rietveld 全谱图拟合定量相分析的原理

10.2.2Rietveld 全谱图拟合定量相分析实例

• 10.2.3 不涉及结构的全谐拟合定量分析方法
• 10.2.4 全谱图拟合定量相分析的优点
• 10.3.1 通过全谱拟合求解晶粒尺度和均方应变的原理

10.3.2通过全谱拟合求解品粒尺度和均方应变的步骤

10.3.3 通过全谱拟合求解晶粒尺度及其分布

• 10.3.4 通过全谱拟合求解位锴密度

10.4喷丸层微结构参数的全谱拟合法

10.4.1 S 32205 相钢喷丸层微观结构

10.4.2：DD3 镍基合金喷丸层微观结构

10.4.3S 30432 奥氏体不锈钢喷丸层微观结构

参考文献

第11章 喷丸应力的模型数值模投

11.1/喷丸应力的模型数值模拟一般介绍

• 11.1.1 有展元法综述
• 11.1.2 ANSYS 简介
• 11.1.3 ANSYS/LS DYNA 简介
• 11.1.4 ANSYS 一般求解步骤

11.2喷丸工艺的有限元模拟模型

11.3各向同性的各种强度钢喷丸应力的模型数值模拟

11.3.1喷丸模型的建立

11.3.2应力-应交曲线

11.3.3残余应力随层深和取向的变化

11.3.4弹丸强度对喷丸残余应力场的影响

11.3.5弹丸半径对喷丸残余应力场的影响

11.3.6弹丸速度对喷丸残余应力场的影响

11.3.7 不同强度钢喷丸应力数值模拟小结

11.4SiC./AI 复合材料喷丸压力场的有限元模拟

11.4.1喷丸实体均质模型的建立

11.4.2均质模型数值模拟结果

11.4.3覆盖率对喷丸戎余应力场的影吶

11.4.4不同弹丸材料对喷丸残余应力场的影响

11.4.5弹丸大小对残余应力场的影响

11.4.6喷丸速度对残余应力场的影响

11.4.7 SiC./AI 复合材料喷丸压力场的有限元模拟小结

11.5各向异性材料喷丸应力的模型数值模拟

11. 5.1喷丸模型的建立

11. 5.2残余应力随层深和取向的变化

11. 5.3覆盖率对喷丸残余应力场的影响

11.5.4弹丸材质对喷丸残余应力场的影响

11.5.5 弹丸大小对残余应力场的影响

• 11.5.6 喷丸速度对或余应力场的影响

11.6 喷丸强化表面宏观应力模拟分析小结

参考文献

第12章 主要钢材喷丸强化表层结构的表征与研究

12.120CrNi2Mo 铜滲碳淬火硬齿面材料喷丸表层结构的表征和研究

12.1.1 喷丸层残余应力及其分布

12.1.2：喷丸层衍射半高宽及其分布

12.1.3 喷丸层残余奥氏体含量及其分布

12.2S30432 不锈钢喷丸表层结构的表征与研究

12.2.1 S30432 不锈钢喷丸残余应力场优化

12.2.2S30432 不锈钢喷丸残余应力的松驰行为

12.2.3 S30432 不锈钢喷丸层微结构的X射线线形分析 

12.2.4S30432 不锈钢喷丸交形微结构的回复与再结晶行为

12.2.5 喷丸对S30432 不锈钢原始织构的影响

12.3S32205 双相不锈钢喷丸表层结构的表征与研究

12.3.1 喷丸工艺参數对双相不锈钢残余应力场的影响

12.3.2S32205 双相不锈钢喷丸残余应力的松弛行为

12.3.3S32205 双相不锈钢喷丸微结构的表征

12.3.4 S32205 双相不锈钢喷丸强化层的力学行为

12.418CrNiMo7-6 双相钢喷丸表层结构的表征与研究

12.4.1 18CrNiMo7-6 双相钢喷丸层或余应力

12.4.218CrNiMo7-6 双相钢喷丸表层微结构的表征和研究

12.4.3 18CrNiMo7-6 双相钢喷丸后硬度的表征

12.4.4 18CrNiMo7-6 双相钢喷丸层屈服强度随层深的变化

12.5喷丸钢材表层诱发马氏体相变

12.5.1 0Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢喷丸马氏体相变

12.5.2S30432 和 304奥氏体不锈钢喷丸表层诱发马氏体相变

12.5.3噴丸 S32205、18CrNiMo7-6 和 GCr15 双相钢表层诱发马氏体相变

12.5.4马氏体相变特征和晶体学关系

‘参考文献

第13章 铝和铝基复合材料喷丸表层结构的表征与研究

13.1 新型7055-T7751 铝合金喷丸

113.1.1喷丸强化对7055-T7751 铝合金疲劳寿命的影响

13.1.27055 - T7751 铝合金喷丸强化表面残余应力

13.1.37055 - T7751 铝合金喷丸表面硬度分布

13.2TiB:/AI 复合材料喷丸应力及其松弛的研究

• 13.2.1 TiB/AI 复合材料喷丸应力的测定
• 13.2.2 TiB:/AI 复合材料喷丸应力的松弛研究

13.3TiB./AI 复合材料喷丸的微结构

• 13.3.1 衍射线形宽化效应 
• 13.3.2 喷丸宏观应力与晶粒细化及位错密度的关系

13.4SiCw/AI 喷丸残余应力场的表征

• 13.4.1 喷丸残余应力场的一般形式
• 13.4.2 交溫热喷丸残余应力场

13.4.3应力喷丸残余应力场

13.4.4 复合喷丸残余应力场

13.5SiCw/AI 材料喷丸残余应力松弛行为

13. 5.1外加栽荷条件下喷丸 SiC/Al 戎余应力松弛

13.5.2高溫条件下喷丸 SiC_/AI残余应力松弛

13.6SiCw/AI 复合材料喷丸表面微结构

13.6.1变温热喷丸 SiCw/Al 的微结构

13.6.2应力喷丸 SiCw/AI 的微结构

13.6.3 复合喷丸 SiCw/AI 的微结构

13.7SiC./AI 复合材料喷丸表面微结构的回复和再结品

• 13.7.1 SiC./AI 连续加热回复与再结晶行为
• 13.7.2 SiC./AI 等温加热回复与再结晶行为

13.8喷丸对 SiC./AI 织构的影响

参考文献

第14章 钛合金及钛基复合材料喷丸强化表层结构的表征与研究

14.1Ti 基合金喷丸应力的测定

14.1.1 TC4钛合金的喷丸应力

14.1.2TC4-DT 钛合金喷丸残余应力场及其热松驰行为

14.1.3TC18 钛合金的喷丸应力

14.2（TB+TiC/TC4 复合材料喷丸强化和喷丸残余应力及其分布

14.2.1（TiB+TC/TCI 复合材料传统和复合喷丸残余应力分布

14.2.2（TiB+TC /TC4 复合材料预应力喷丸残余应力分布

14.2.3（TB+TC/TC4 复合材料喷丸表面残余应力均匀

14.3（TiB+TiC）/TC4 复合材料喷丸层微结构表征

14.4（TiB+TiC）/TC4复合材料喷丸强化和喷丸残余应力松弛行为

14.3.1 （TB+TC）/TC4复合材料等温退火下的残余应力松弛

14.3.2 （TiB+TiC/TC4 复合材料外加载荷下的残余应力松弛

14.4.1 （TiB+TiC）/TC4 复合材料喷丸层的衍射图

14.4.2 （TiB+TIC）/TC4 复合材料喷丸微结构的 Voigt 方法分析

14.4.3（TiB+TIC）/TC4 复合材料喷丸微结构 Rietveld 全谱拟合分析

（TiB+TiC）/TC4复合材料高温下喷丸层微结构变化

14.5

参考文献

第15 章 镍基高温合金单品 DD3喷丸强化表层结构的表征与研究

15.1 DD3 喷丸残余应力有限元模拟

15.2多晶应力测定方法与单晶应力测定

15.2.1 传统X射线残余应力測定

15.2.2单晶体X射线残余应力测定

15.2.3 两类试样残余应力X射线残余应力測量方法的比

15.3DD3单晶不同取向试样喷丸强化表层残余应力分布的特征

15.3.1（001）取向试样喷丸残余应力分有

15.3.2（110） 取向试样喷丸残余应力分布

15.3.3（111）取向试样喷丸残余应力分布

• 15.4 喷丸工艺对 DD3残余应力分布的影响
• 15.5|DD3 喷丸残余压应力沿深度的分布

15.6DD3喷丸残余应力的热松弛行为研究

15.7 DD3喷丸变形层微结构

• 15.7.1 DD3喷丸变形层衍射线形
• 15.7.2 DD3喷丸变形层微结构的 XRD线形分析

15.8品面取向和喷丸工艺对 DD3变形层微结构的影响

15.8.1晶面取向对 DD3喷丸交形层微结构的影响

15.8.2 不同喷丸工艺下 DD3微结构

15.9DD3喷丸变形层中微结构的松弛行为

15.9.1微结构在连续加热过程中的回复与再结晶

15.9.2 微结构在等溫加热过程中的国复与再结品

15.10DD3 镍基合金单晶喷丸强化织构表征

15.11DD3 喷丸变形层力学性能以及影响因素

15.11.1喷丸对硬度的影响

15.11.2喷丸残余压应力对材料力学性能的影响

15.12 镍基合金单晶喷丸各向异性的综合分析和结论

15.12.1镍基合金单晶喷丸各向异性的综合分析

15.12.2结论

参考文献

第16章 重要典型零部件喷丸表层结构的表征与研究

16.1齿面材料 18CrNi.Mo7-6 喷丸表层结构表征

16.1.1喷丸层残余应力及其分布

16.1.2|喷丸层衍射半高寬及其分市

16.1.3喷丸层残余奥氏体含量及其分布

16.1.4 喷丸层呈微硬度及其分布

16.2 18Cr2Ni4WA钢齿轮表面喷丸应力的结构表征

16.2.1 18Cr2Ni4WA 钢齿轮表面喷丸工艺

16.2.218Cr2Ni4WA 钢齿轮表面喷丸层残余应力及其分市

16.2.3喷丸层衍射半高宽及其分布

16.2.4喷丸层残余奥氏体含量及共分布

16.2.516MnCr5 钢齿轮材料喷丸强化及表征

16.3弹簧喷丸强化表层微观结构表征

16.3.1 圓柱螺旋弹簧的喷丸强化，16.3.2 15CrSi 钢汽车悬架弹簧喷丸层表征

16.4典型汽轮机叶片材料喷丸强化表层残余应力

16.4.1 AISI403 钢汽轮机叶片喷丸残余应力分布

16.4.2 1Cr12Ni3Mo2VN 马氏体不锈钢叶片喷丸残余应力

16.5若干大型零部件的喷丸强化

16.5.1 工业透平叶片组件喷丸

16.5.2电站汽轮机低压叶片喷丸

16.5.3钛合金叶片

16.5.4核电低压轮盘喷丸

16. 5. 5核电镍基合金散热管喷丸

16.5.6核电开口销喷丸

16. 5. 7高压锅炉管焊缝喷丸

16.5.8铝合金舱体焊缝喷丸

16.5.9交速齿轮喷丸

16.5.10机车齿轮喷丸

• 16.5.11 机车轮穀喷丸
• 16.5.12 不锈钢管内壁喷丸

参考文献

第17章 弹丸对材料的作用机理和喷丸强化机理

17.1

17.喷丸机理分析基础单丸条件下的受力变形分析

17.3喷丸T艺参数与强化层结构参数的关系

• 17.3.1 静态接触理论
• 17.3.2 冲击过程的接触理论

17.4喷丸表层结构参数与性能的关系

17.5超声喷丸残余压应力的计算喷丸表层塑性变形

17.5.1 喷丸表层塑性变形层

17.5.2塑性变形的形成机理

17.5.3喷丸表层的残余应力

17.6应力强化机理

• 17.6.1 外施正应力与喷丸残余正应力作用
• 17.6.2 外扭转切应力与喷丸残余正应力作用

17.7品粒细（纳米）化机理

17.8组织-结构强化机理

17.9扭转疲劳断裂机理图揭示的若千断裂规律

17.9.1 细（纳米）品强化机理

17.9.2相变强化机理

17.9.3缺陷强化机理

17.10 喷丸强化的综合效果

参考文献