结构钢残余应力的电磁法测量优化研究

采用万能试验机、金相显微镜、X射线衍射仪及电磁应力仪，研究了电磁法测残余应力灵敏系数与层深之间的关系， 对相应工件不同层深残余应力进行测量，并提出了使用线性拟合法取得更合适的灵敏系数，最后使用X射线衍射法进行了验证。结果表明：灵敏系数随着层深增加，先增大后减小；工件近表层残余应力分布与深层有着显著区别，在0.6 mm以上更深层处的残余应力差异较小；使用线性拟合法取得的灵敏系数更加契合实际灵敏系数，能一定程度上减小电磁法测量误差。     

工程陶瓷磨削表面残余应力的测量新方法

磨削加工后工程陶瓷零件表面会产生残余应力。X射线衍射法是用来测量磨削加工后工程陶瓷中残余应力的可靠测量手段。传统的X射线衍射法称之为sin^2ψ法，通常只能测量工件表层的残余应力；本文介绍了一种残余应力测量新方法，该方法联合使用sin^2ψ法和掠入射X射线衍射法从而得到残余应力在试件中的深度分布。如果考虑X射线的折射，在一系列掠射角下采集到的X射线衍射花样的有效穿透深度和衍射角必须进行折射校正。最后，用这种方法得到的残余应力值是X射线照射的所有层的平均值。     

基于化学腐蚀法的激光淬火表层残余应力测量

为了进一步揭示激光淬火提高工件表面耐磨性机理,根据激光淬火区尺寸小、不易制备利用曲率变化的剥层法测量残余应力的缺点,提出了化学腐蚀剥层法与X射线法相结合测量表层残余应力的方法。并以测量结果说明了激光淬火提高耐磨性的残余应力影响机理。     

大型冷轧辊机加工残余应力沿层深分布的测定

利用X射线应力分析法和电解剥层法测定了大型轧辊机加工后的残余应力沿层深分布,结果表明：选择较小的工艺参数时,磨削加工应力层为250－300um,车削加工应力层为800－900um,从而为测定冷轧辊在淬,回火后残余应力沿截面分布时,去除表面机加工应力层,减少X射线法的测量误差提供了科学依据。     

FV520B钢等离子喷焊组织性能及残余应力分析

针对残余应力及组织性能对再制造修复叶轮的影响,运用等离子喷焊技术,在叶轮材料FV520B基体上进行喷焊试验,通过金相显微镜观测其组织形貌,采用X射线应力分析仪测试喷焊层表面的残余应力和厚度方向的应力梯度。结果表明:喷焊层界面组织成分分布均匀,没有明显缺陷;拉应力出现在工件热影响区边界、结合层及工件背面,最大拉应力分布在热影响区边界处。以工件表面热影响区边界处残余应力为指标,采用正交试验法对等离子喷焊工艺参数进行优化,最终减小了喷焊后的表面残余拉应力。     

冷滚打成形表层残余应力模型建立

为提高冷滚打成形工件的表面性能,实现对冷滚打成形过程中残余应力的控制,以渐开线花键为研究对象,采用轮廓法测量冷滚打成形花键齿廓不同位置的残余应力,依据实验结果采用响应曲面法建立冷滚打成形花键齿廓齿根处、分度圆处和齿顶处的残余压应力峰值和残余压应力层深与冷滚打成形参数的关系模型,对比分析了实验结果与模型的预测结果。研究表明所建立的残余压应力峰值模型的最大预测误差为3.3%,残余压应力层深模型的最大预测误差为6.1%,预测结果具有较高的可信度,可以进行不同冷滚打成形参数的齿廓空间残余应力和残余压应力层深度的预测。     

GH4169疲劳试样加工残余应力的表征及其对低周疲劳寿命的影响

为了探究GH4169合金低周疲劳试样加工过程中表面残余应力的变化及残余应力对低周疲劳性能的影响,采用X射线衍射法对“车 磨 抛”不同加工工艺的试样表面残余应力进行表征及对成品试样进行残余应力层深度测试,通过中子衍射法对试样内部进行残余应力测试。采用电液伺服万能试验机进行了低周疲劳试验。结果表明：GH4169合金低周疲劳试样加工表面残余应力随着切削量的增加由表面残余压应力变为残余拉应力。根据残余应力层深度测试,机加工对试样表面造成残余应力层深度小于0.01 mm,内部残余拉应力减小;根据疲劳试验结果,GH4169合金疲劳寿命与表面轴向残余压应力呈正相关关系。     

GH4169疲劳试样加工残余应力的表征及其对低周疲劳寿命的影响

为了探究GH4169合金低周疲劳试样加工过程中表面残余应力的变化及残余应力对低周疲劳性能的影响，采用X射线衍射法对“车 磨 抛”不同加工工艺的试样表面残余应力进行表征及对成品试样进行残余应力层深度测试，通过中子衍射法对试样内部进行残余应力测试。采用电液伺服万能试验机进行了低周疲劳试验。结果表明：GH4169合金低周疲劳试样加工表面残余应力随着切削量的增加由表面残余压应力变为残余拉应力。根据残余应力层深度测试，机加工对试样表面造成残余应力层深度小于0.01 mm，内部残余拉应力减小；根据疲劳试验结果，GH4169合金疲劳寿命与表面轴向残余压应力呈正相关关系。     

X80管线钢电磁超声残余应力检测精度的影响因素

管道运输中X80管线钢应用较为广泛，实际管道焊接大多使用半自动焊，难免存在焊接缺陷，在使用过程中会造成应力集中，可能导致管道破裂、石油泄漏等重大事故。为了促进电磁超声残余应力检测在管线钢中的应用，采用电磁超声系统，测试了X80管线钢残余应力检测的最佳参数。试验结果表明，电磁超声残余应力检测系统的6次回波测试精度为60 MPa;得出了电磁超声残余应力检测应力系数、信噪比随回波次数的变化关系，回波次数和应力系数、信噪比之间存在最佳取值，最后对薄板、厚板的电磁超声残余应力检测提出了一些建议。     

WC—Co硬质合金的加工残余应力

用X-射线衍射法测定了WC-6wt.-%Co硬质合金工件磨削加工表面的第Ⅰ类残余应力,研究了不同加工和处理方式对应力的影响,用电解剥离法测定了表面应力的层深分布,对残余应力与合金寿命的关系作了初步探讨.     

20CrMnMo钢不同渗碳淬硬层深度的组织与应力分布

以三种渗碳淬硬层深度不同的20CrMnMo齿轮钢试样为研究对象,对其显微组织和硬度梯度进行检测,采用电化学剥层技术,借助X-350A型X射线应力仪,测量各试样深层渗碳淬硬层的残余应力及其分布,将硬度梯度与残余应力的分布进行对照,认为20CrMnMo钢渗碳淬硬层硬度小于400 HV1,均为残余压应力,之后才转换为残余拉应力,这一结果为确保齿面具有可靠的抗接触疲劳性能,合理地确定重载大模数齿轮有效硬化层深度提供技术支撑。     

Investigation of surface near residual stress states after micro-cutting by finite element simulation

Surface layer properties, namely residual stresses, surface work hardening and surface roughness, have a great influence on the service life of components. Especially the residual stress state of the surface layer after cutting is of great importance and shows a strong material specific behavior. Therefore the dependence of the residual stresses on the cutting edge radius, which plays a crucial role for micro-cutting, is investigated in chip forming simulations using ABAQUS/Standard. The residual stress states are evaluated for the reference material normalized AISI 1045 and are compared with a model material representing a hardened material state. The process knowledge will be increased by the systematic separation of physical effects leading to material specific residual stress states after cutting. The simulation results are validated by the comparison with experimentally determined residual stress depth profiles, using X-ray diffraction method, showing a good correlation.     

TC4钛合金激光冲击强化与喷丸强化的残余应力模拟分析

目的 通过对激光冲击强化和喷丸强化后的试样进行残余应力测试分析,得出两种工艺在残余应力形成机理、残余应力层深以及残余应力均匀性等方面的差异.方法 一方面采用有限元方法 模拟激光冲击强化及喷丸强化的过程,将材料在两种强化冲击下的响应进行对比,研究残余应力的形成过程,并对残余应力场的分布规律进行总结分析.另一方面,分别用两种强化技术处理TC4钛合金的表面,并用剥层X射线衍射实验测试材料表层的残余应力.最后将实验结果 与测试结果 进行对比,验证有限元模拟的有效性.结果 当这两种强化效果产生-500 MPa的表面平均残余应力时,激光冲击强化后的TC4钛合金表层残余压应力层深度可达0.6 mm以上,而喷丸强化后的TC4钛合金表层残余压应力层深度只有0.15 mm左右.结论 由于诱发材料塑性变形的机制不同,激光冲击强化往往能获得比喷丸强化更好的残余压应力深度,同时激光冲击强化的材料的表面残余应力分布也比喷丸强化的材料更均匀.     

Characterization and tribological properties of composite 3Cr13/FeS layer

The 3Cr13 coating was prepared on the surface of 1045 steel by high velocity arc spraying method, and then treated by low temperature ion sulfuration to obtain the solid lubrication composite 3Cr13/FeS layer. SEM was used to observe the surface, cross-section and worn scar morphologies. XRD was utilized to analyze the phase structure. X-ray stress determinator was utilized to measure its residual stress. The nano-hardness and elastic modulus of composite 3Cr13/FeS layer were surveyed by the nano-indentation tester. The tribological properties were investigated on a ball-on-disk wear tester under dry and oil lubrication conditions. The results showed that the friction coefficient and wear scar depth of the composite 3Cr13/FeS layer were always lower than those of FeS film and 1045 steel under dry and oil lubrication conditions. Therefore the composite 3Cr13/FeS layer had excellent Friction-reduction and anti-wear properties.     

不同沉积温度对纳米Ti薄膜微观结构和残余应力的影响

本实验采用纳米压痕技术利用Suresh模型和Lee模型研究了直流磁控溅射制备薄膜时,不同基底温度对Ti薄膜内部残余应力的影响,并将其计算结果与曲率法测试结果进行比较分析。同时结合原子力和XRD对薄膜表面形貌和微观结构进行了分析。研究发现：Suresh模型的计算结果与曲率法测量结果更为接近,Lee模型更适合对Ti薄膜中的应力大小进行计算。计算结果表明：金属Ti薄膜表面晶粒随基底温度的增加先增大后减小,薄膜中的残余应力则由压应力转变为拉应力。     

合金溜槽堆焊焊条设计及组织分析

设计了一种合金溜槽堆焊用焊条，利用SEM对堆焊层精细组织进行了观察分析，利用X射线衍射仪对堆焊层的相组成物进行了测定。试验结果表明：焊后的堆焊层组织为马氏体 碳化物 残余奥氏体。经过热处理后，堆焊层中残余奥氏体的量明显减少，碳化物进一步析出，使得堆焊层的硬度比焊态下有了较大的提高。     

不同Ni含量铁基激光熔覆层组织和性能的研究

目的研究不同Ni含量铁基激光熔覆层的组织和性能。方法采用CO_2激光器制备了不同Ni含量的铁基激光熔覆层,通过奥林巴斯光学显微镜、场发射扫描电镜、X射线衍射仪及洛氏硬度计等设备,对激光熔覆层物相、微观组织及力学性能进行表征。结果当Ni含量为10%~11%时,熔覆层物相主要由γ-Fe相组成,含有少量α-Fe相,洛氏硬度为35.1HRC,熔覆层残余应力宏观上表现为拉应力。当Ni含量为6%~7%时,熔覆层物相主要由α-Fe相组成,含有少量γ-Fe相,洛氏硬度为47.9HRC,熔覆层残余应力宏观上接近平衡状态。当Ni含量为2%~3%时,熔覆层主要由α-Fe相组成,洛氏硬度为60.3HRC,熔覆层残余应力宏观上表现为压应力。结论不同Ni含量熔覆层的物相主要由γ-Fe相和α-Fe相组成,随着Ni含量的降低,熔覆层中γ-Fe相对应的衍射峰强度不断减弱,而α-Fe相对应的衍射峰强度逐渐增强,熔覆层晶粒尺寸减小,表面洛氏硬度增加,残余应力逐渐由拉应力转变为压应力,能够有效抑制裂纹的生成,从而获得高硬度不开裂熔覆层。     

模具零件线切割加工电参数优化及变质层研究

为提高精冲模使用寿命,对线切割加工参数和线切割零件加工面变质层进行研究。采用正交试验的方法优化线切割加工电参数,提高综合考虑多项工艺指标后的零件加工质量。观察分析了模具零件线切割典型变质层的微观形貌和显微组织;利用X射线衍射仪测量加工零件的变质层残留应力,通过比较得到合适的方法降低残留应力,可为提高精冲模的使用寿命提供理论依据和方法。