二次喷丸诱导应力及变形工程预测方法

为建立二次喷丸的等效分析方法,在单次喷丸诱导应力及饱和度已知的情况下,进行金属零件二次喷丸的诱导应力和变形的工程预测.以单次喷丸的饱和度曲线为分析基础,讨论了二次喷丸饱和度与喷丸时间的变化规律.用正弦函数的形式表达喷丸诱导应力,并建立了零件的平均诱导应力和饱和度之间的关系.结果表明:针对弹丸尺寸不同的二次喷丸过程,进行了基于多弹丸随机喷丸技术的有限元仿真,得到的喷丸诱导应力与理论结果相差5％左右;针对喷丸压力不同的二次喷丸过程,使用标准阿尔门试片进行了喷丸试验,试片变形与理论结果相差3％左右.仿真和试验结果均表明提出的预测方法有效、准确,可较好地预测二次喷丸后零件的残余应力和变形.     

激光冲击喷丸对2195铝锂合金组织结构及抗应力腐蚀性能的影响

研究了激光冲击喷丸(LSP)对2195铝锂合金组织结构及抗应力腐蚀性能的影响。研究结果表明激光冲击处理后,2195铝锂合金表层晶粒细化到纳米量级,多次冲击能使表层晶粒进一步细化。残余应力测试结果表明激光冲击喷丸能够引入残余压应力,多次冲击后残余压应力数值更大。此外,应力腐蚀实验结果表明激光冲击喷丸能够有效提升2195铝锂合金的抗应力腐蚀性能。在应力腐蚀环境中,激光冲击喷丸诱生的表层残余压应力和晶粒细化层能够阻碍裂纹的萌生和扩展,防止应力腐蚀断裂。     

改善M2钢循环氮化时效工艺及提高耐蚀性的途径

对M2钢进行循环氮化时效工艺研究,以改善M2钢的耐蚀性能。结果表明,超声喷丸预处理、滚压预处理,以及二次氧化处理,均能提高循环氮化时效处理M2钢的耐蚀性,二次氧化效果最为明显。耐蚀性的提高程度与工件最终表层氧化膜的完整性和致密性正相关。     

针对喷丸机堵塞问题提出新型开关阀研究解决

由于喷丸强化工艺在国防工业和民用工业中获得迅速发展。因此针对喷丸强化工艺作业过程中工作效率和安全性存在的问题,本文重点提出了新型开关阀,通过比较常用开关阀的结构,研究如何解决喷丸强化的工艺质量解决喷丸机堵塞的问题。     

新型Fe-C-Cu系粉末锻造双材料连杆不同部位的疲劳性能

基于连杆高疲劳强度要求及胀断工艺,设计了粉末锻造双材料连杆;通过金相检验、扫描电镜及疲劳试验等方法研究了此双材料连杆大头、杆部的显微组织和疲劳性能。结果表明:连杆大头、杆部的显微组织均主要由珠光体、铁素体和纳米富铜相组成,杆部材料中的纳米富铜相数量更多、尺寸更大,此外大头材料中还存在弥散分布的MnS颗粒;杆部材料的平均疲劳强度和疲劳极限均高于大头材料的,喷丸强化后杆部的疲劳性能进一步提高;大头材料中的MnS颗粒会促进疲劳裂纹扩展,从而降低其疲劳强度;喷丸处理使杆部表面层得到强化,从而提高了其疲劳性能。     

喷丸处理对GH3535合金900℃恒温氧化行为的影响

采用不连续增重法,对喷丸状态与非喷丸状态GH3535合金900℃恒温氧化行为进行了对比研究。结果表明,900℃下,喷丸强度0.45Nmm样品与未喷丸样品相比,氧化增重降低了79.7%。未喷丸GH3535合金表面氧化产物为NiCr2O4，MoO2，NiMoO4，喷丸状态下氧化膜主要由NiO、NiFe2O4、Cr2O3和NiCr2O4组成。喷丸处理后GH3535合金表面产生塑性变形使晶粒细化,位错密度增加,在合金表层塑性变形区域的位错及晶界充当了Cr原子的快速扩散路径,增加了Cr原子扩散通量,促进Cr向表面扩散形成富Cr氧化物,使得Cr2O3层的更快形成,减少了瞬态氧化期。     

喷丸对25CrNi2MoV钢滚动接触疲劳性能的影响

目的提高25CrNi2MoV钢的滚动接触疲劳性能。方法对25CrNi2MoV钢进行表面喷丸处理,并采用3D形貌仪、光学显微镜、显微硬度仪、X射线应力分析仪与滚动接触疲劳试验机等仪器,对试样表面形貌、表面显微组织、显微硬度、表面残余压应力与滚动接触疲劳性能等进行测试分析。结果与未处理试样相比,经喷丸处理后,试样表面形貌由磨削加工槽型向酒窝状的弹坑转变,表面粗糙度增大,表面显微硬度由503HV0.2增大到577HV0.2,增加了14.7%,表面残余压应力由-90.0 MPa增大到-758.0 MPa。当喷丸强度为0.445 mmA时,试样具有最好的滚动接触疲劳寿命,其额定寿命(L10)、中值寿命(L50)、特征寿命(L63.2)分别为4.973×10^6次、6.578×10^6次和6.945×10^6次,分别是未处理试样对应寿命的11.1倍、7.3倍和7.0倍,试样滚动接触疲劳失效形式主要为疲劳剥落。当喷丸强度为0.596 mmA时,试样表面出现微裂纹,导致滚动接触疲劳寿命降低,此时试样疲劳失效形式主要为点蚀与疲劳剥落。未处理试样疲劳失效形式主要为分层。结论喷丸处理能细化试样表层晶粒组织,增大试样表面粗糙度、表面硬度与表面残余压应力。合适强度的喷丸处理可以抑制试样表面与次表面裂纹的萌生与扩展,显著提高滚动接触疲劳性能。     

喷丸奥氏体耐热钢抗蒸汽氧化性的研究与使用现状

奥氏体钢内壁喷丸处理作为一种新的提高材料抗蒸汽氧化性的技术，在超超临界火电机组受热面管的使用越来越广泛和成熟。概述了传统奥氏体钢在蒸汽氧化过程中氧化皮的形成结构，材料临界Cr含量 对富Cr层形成的影响，以及氧化皮结构与临界Cr含量 的关系。奥氏体钢内壁喷丸处理提高抗蒸汽氧化性的机理为：喷丸在管子内表面形成一层微米级厚度的喷丸层，喷丸层中晶粒碎化、晶格畸变、位错增多，在蒸汽氧化过程中，为基体内的Cr原子向表面扩散提供短路通道，使喷丸层表面Cr浓度提高，以形成富Cr层，减小氧化速率，提高抗蒸汽氧化性。归纳得出国内外关于喷丸奥氏体钢与传统钢管在600~750 ℃温度范围内，抗蒸汽氧化性的顺序依次为：600~700 ℃温度下，喷丸SUPER304(S30432)>喷丸TP347H≈喷丸TP321H≈TP310HCbN(HR3C)>SUPER304≈TP347HFG>TP304≈TP347H>TP321H；700~750 ℃下，TP310HCbN(HR3C)>喷丸TP347H>喷丸TP321H。同时归纳了喷丸工艺中，各因素对喷丸效果的影响，喷丸层质量的金相和硬度评价方法，以及目前喷丸奥氏体钢的实际应用现状。最后分析了喷丸奥氏体钢关于加工、焊接以及使用寿命等仍需研究解决的问题，展望了喷丸工艺向马氏体钢的推广使用。     

42CrMoA钢的单次喷丸和复合喷丸强化

对42CrMoA高强钢进行了单次喷丸、精整复合喷丸、抛光复合喷丸强化处理,研究了不同喷丸工艺下钢的表面粗糙度、疲劳性能、表层残余应力、组织细化程度及显微硬度。结果表明:喷丸方式对42CrMoA钢最大残余压应力和应力层深度影响不大;单次喷丸、精整复合喷丸、抛光复合喷丸后钢的表面残余压应力、表面组织细化程度、显微硬度及疲劳极限依次增大,表面粗糙度则依次减小;复合喷丸尤其是抛光复合喷丸可显著降低42CrMoA钢的喷丸表面粗糙度。     

喷丸加工的工艺特性及参数控制研究

提出了喷丸加工新算法,该算法是模拟喷丸过程中零件表面层的塑性变化,从而控制能量参数。在喷丸加工时,表面层塑性变形积聚了大量压缩能量,通过进行能量参数优化,得到零件的最大疲劳强度并绘出曲率参数曲线。