提高材料疲劳寿命的激光处理技术

激光淬火，激光冲击和激光表面合金化，这三种激光表面处理新技术用于改善航空结构钢３０ＣｒＭｎＮｉＳｉ２Ａ，航空铝合金７４７５、２０２４等材料的疲劳寿命结构表明：三种技术各有自己的特点和适用范围，其提高疲劳寿命的机理也有所不同。     

提高金属材料疲劳寿命的新技术

介绍了激光冲击处理、离子注入和爆炸冲击这三种新的表面处理技术的原理、特点和发展状况，并从多方面对它们进行了比较和分析。根据实验结果，讨论了提高金属材料疲劳寿命的机制。     

激光冲击工艺对钛合金疲劳寿命的影响

研究激光加工工艺对Ti6A14V航空钛合金叶片表面粗糙度和残余应力的影响，并分析影响表面质量的激光加工工艺参数；探讨表面粗糙度和表面残余应力对叶片疲劳寿命的影响。结果表明，采用激光冲击航空叶片，叶片表面残余压应力大大增强，从而使得其抗疲劳破坏能力增强，而表面粗糙度减小；在激光脉冲功率允许的范围内，选择合适的冲击参数能有效降低叶片表面粗糙度，而表面残余压应力对疲劳寿命的影响起主导作用。     

提高金属材料疲劳寿命的新技术

介绍了激光冲击处理、离子注入和爆炸冲击这三种新的表面处理技术的原理、特点和发展状况，并从多方面对它们进行了比较和分析。根据实验结果，讨论了提高金属材料疲劳寿命的机制。     

激光冲击处理对LY2航空铝合金低循环疲劳寿命影响研究

本文针对LY2航空铝合金材料，利用爆轰波理论、材料的屈服强度理论计算了激光冲击的参数范围。在此基础上设计进行了试件激光冲击处理前后的低循环疲劳寿命实验，得出激光冲击强化可以显著提高LY2航空铝合金试件的低循环疲劳寿命的结果。最后从残余应力和微观组织结构变化两方面分析了LY2航空铝合金这种低循环疲劳性能改善的根本原因。     

激光冲击喷丸对LY12合金疲劳寿命的影响

研究了激光冲击喷丸对含中心紧固孔LY12合金试样的疲劳寿命的影响。试样表面经连续三次激光冲击喷丸处理后，可获得351MPa的表面残余压应力，且深度可达1．3mm以上。疲劳试验结果显示，激光冲击喷丸后．试样的裂纹扩展速率比未喷丸试样低约一个数量级，疲劳寿命约为未喷丸试样的20倍。结果表明，激光冲击喷丸是改善构件或材料疲劳性能的有效表面处理技术，在航空工业具有广泛的应用前景。     

激光冲击喷丸对LY12合金疲劳寿命的影响

研究了激光冲击喷丸对含中心紧固孔LY12合金试样的疲劳寿命的影响。试样表面经连续三次激光冲击喷丸处理后,可获得351MPa的表面残余压应力,且深度可达1．3mm以上。疲劳试验结果显示,激光冲击喷丸后,试样的裂纹扩展速率比未喷丸试样低约一个数量级,疲劳寿命约为未喷丸试样的20倍。结果表明,激光冲击喷丸是改善构件或材料疲劳性能的有效表面处理技术,在航空工业具有广泛的应用前景。     

激光冲击处理对LY2航空铝合金低循环疲劳寿命影响研究

本文针对LY2航窄铝合金材料,利用爆轰波理论、材料的屈服强度理论计算了激光冲击的参数范围.在此基础上设计进行了试件激光冲击处理前后的低循环疲劳寿命实验,得出激光冲击强化可以显著提高LY2航空铝合金试件的低循环疲劳寿命的结果.最后从残余应力和微观组织结构变化两方面分析了LY2航空铝合金这种低循环疲劳性能改善的根本原因.     

激光冲击对耐热钢高温疲劳寿命的影响

对00Cr12耐热钢试样进行激光冲击强化处理,并在25、400、500和600℃条件下进行疲劳拉伸试验,测量不同温度下拉伸时试样的力学性能,分别用单侧容限因数法和二维Weibull分布法进行疲劳安全寿命估算并比较。结果表明,经过激光强化后,试样的屈服强度和弹性模量都得到较大提高,并随着温度的升高而增加;温度对耐热钢的寿命有很大影响,随着温度的提高,疲劳寿命显著降低;单侧容限因数法能得到一个确切的疲劳安全寿命估算值,而二维Weibull分布法则得到一个疲劳安全寿命值的取值范围,二维Weibull分布法更具有工程适用性。     

激光冲击强化对镍基高温合金疲劳寿命的影响

对镍基高温合金(GH742)试件进行激光冲击强化处理,测量了合金在处理前后试样表面的残余应力、疲劳寿命,观察了表面金相组织。结果表明,激光冲击凹坑处的残余应力高达-910～-1160MPa;金相分析显示激光冲击强化使材料内部晶粒细化;激光冲击强化能提高GH742材料试件的疲劳寿命1.5～4倍。     

激光冲击强化对紧固孔疲劳寿命的影响(英文)

研究激光冲击对航空铝合金LY12CZ紧固孔疲劳特性的影响,孔的直径为d3 mm。利用X射线衍射法测量残余应力,对试件进行疲劳断裂实验,并用扫描电子显微镜(SEM)观察试件疲劳断口的微观特征。结果表明:激光冲击会在紧固孔端面形成残余压应力,冲击试件的疲劳寿命是未冲击的3.5倍。通过断口的观察和比较发现,冲击后试件的疲劳裂纹源于次表层,而不是源于试件表层,冲击后疲劳断口快速扩展区的疲劳条纹间距比未冲击试件疲劳断口快速扩展区的疲劳条纹间距要小。另外,在冲击试件断裂区的韧窝明显比未冲击的要大,这与冲击时材料内发生塑性变形有关。     

激光冲击强化对FV520B钢疲劳寿命的影响

为提高叶轮的使用寿命,对叶片的抗疲劳性能提出了更高的要求,激光冲击强化（LSP）处理是提高材料抗疲劳性能的重要途径。针对FV520B钢棒状试样进行LSP试验和不同应变幅值下的单轴低周疲劳试验,并进行疲劳寿命预测。结果表明,LSP后试样的表面硬度由330 HV提升至490 HV,且LSP后试样表面产生约-90 MPa的残余压应力。相比于未冲击试样,LSP试样的疲劳寿命均有所提高,±0.5%应变幅值下试样的疲劳寿命提高132.2%。SEM结果表明,LSP后试样表面产生的残余压应力抑制了疲劳裂纹的萌生和扩展,裂纹萌生位置由试样表面向次表面转移,且疲劳条纹的间距和韧窝尺寸减小,从而延长了试样的疲劳寿命。采用Manson-Coffin方程针对光滑试样和LSP试样进行疲劳寿命预测,总的来说,对于光滑试样预测结果与试验结果吻合较好;对于LSP试样,预测的疲劳寿命偏保守。考虑残余压应力的影响针对Manson-Coffin方程进行修正,得到了较好的预测结果。研究结果可为FV520B材料LSP处理工艺和疲劳失效研究提供理论依据。     

铝合金激光冲击强化技术的研究

对激光冲击诱导的应力波峰值压力进行了理论估算，提出了激光参数的选择原则。对铝合金２０２４Ｔ６２进行的激光冲击试验的结果表明，经冲击试件的疲劳寿命获得了很大程度的提高。最后对激光冲击强化的机理进行了初步分析。     

激光冲击强化对2524铝合金疲劳寿命的影响

目的探索激光冲击工艺参数对2524铝合金疲劳寿命的影响。方法开展不同激光能量、不同冲击次数下的激光冲击强化实验,测试其残余应力和表面硬度,并进行裂纹扩展实验和显微组织观察。结果激光冲击强化能显著提高材料的表面硬度,且材料的硬度值随着冲击能量和冲击次数的增加而递增,但硬度增长率随冲击次数增多而降低。激光冲击强化在试样表层形成较大的残余压应力,使用6.25 J的激光能量冲击1次,最大残余压应力可达-222MPa,并且残余压应力随着激光能量和冲击次数增加而增加,但冲击强化次数存在阈值。相较于未冲击试样,激光冲击1次的试样的疲劳寿命提升32%,冲击2次的疲劳寿命提升41%。对试样断口进行微观形貌观察,在裂纹长度为28 mm处,未冲击试样、激光冲击1次和冲击2次试样的疲劳条带间距分别为1.06、0.628、0.488μm,裂纹扩展速率分别为1.06×10^-3、6.28×10^-4、4.88×10^-4 mm/N。结论激光冲击强化能显著提高2524铝合金的表面硬度,并在表面产生较大的残余压应力。激光冲击强化能够有效迟滞2524-T3铝合金的疲劳裂纹扩展速率,进而有效延长疲劳寿命。     

镁合金的激光表面处理技术

评述了激光表面熔凝、激光表面合金化和激光表面熔覆技术用于镁合金表面处理中提高其耐蚀性和耐磨性的机制,以及这些表面处理技术的研究现状。并探讨了激光表面处理技术在镁合金应用中存在的问题和该技术的发展前景。     

铝合金激光冲击强化技术的研究

对激光冲击诱导的应力波峰值压力进行了理论估算，提出了激光参数的选择原则。对铝合金２０２４Ｔ６２进行的激光冲击试验的结果表明，经冲击试件的疲劳寿命获得了很大程度的提高。最后对激光冲击强化的机理进行了初步分析。