表面处理工艺对钛合金材料表面残余应力的影响

本文主要考察表面处理（喷丸、激光强化、光饰、化铣）工艺对钛合金材料试样表面残余应力变化的影响。结果表明,喷丸、激光强化、光饰工艺大大提高了钛合金材料的表面残余压应力;化铣技术削弱了表面残余压应力,但与试样化镜深度无关。     

表面激光冲击强化对钛合金超高周弯曲疲劳性能的影响

对TC17钛合金进行了表面激光冲击强化处理,并对其残余应力分布进行了分析,通过强化前后TC17钛合金的超高周弯曲疲劳性能试验,疲劳试样断口形貌的观察,研究了表面激光冲击强化对TC17钛合金的超高周弯曲疲劳性能的影响。结果表明:经过激光冲击强化处理后,TC17钛合金的疲劳裂纹源从强化前的主要分布在表面和次表面,全部转移到了次表面,其超高周弯曲疲劳性能提高了一倍。     

激光冲击TC4钛合金残余应力热松弛数值模拟研究

为了研究高温对激光冲击TC4钛合金残余应力的影响,采用PROCUDO200激光喷丸系统对TC4试样进行强化处理,采用XL-640型应力仪测量了保温550℃前后激光冲击TC4钛合金表层残余应力。采用ABAQUS软件,基于Johnson-Cook本构方程和双曲正弦Arrhenius-type方程,创建了可预测保温前后激光冲击TC4残余应力场的有限元模型。研究表明：在550℃下,随着保温时间的延长,表面残余压应力不断减小;当保温时间超过30 min后,表面残余压应力的减小幅度降低;保温60 min后,激光冲击TC4表面残余应力的测量值和模拟值基本一致,说明该有限元模型能准确预测残余应力热松弛规律,残余应力的热松弛可能与保温期间塑性变形层的热回复过程和动态再结晶有关。     

激光冲击钛合金板料的有限元模拟

激光冲击强化技术（LSP）是一种新型的表面处理技术,它利用激光冲击波作用靶材表面而产生残余压应力场.通过有限元软件模拟（FEM）可以分析激光冲击强化处理后靶材的残余压应力场分布,分析材料表面和深度方向的残余应力场的分布情况.先分析了材料的本构模型、激光冲击波的峰值压力的计算、有限元单元类型的选取、边界条件的处理等条件;再通过有限元软件ABAQUS对激光冲击TC4钛合金板料进行了数值模拟,分析了残余应力场的分布特点.     

钛合金激光冲击强化层的残余应力及显微组织

对TC6钛合金进行了激光冲击强化(LSP),对强化层的残余应力分布进行了测试,应用透射电子显微镜对强化层的显微组织进行了观察。结果表明:TC6钛合金LSP的最佳功率密度为4GW.cm-2,LSP能在材料表层产生高的残余压应力场,表面残余压应力可达530.4 MPa;LSP可在钛合金表层产生高密度位错和纳米晶,纳米晶尺寸在10～100nm。     

激光冲击强化与喷丸提高不锈钢疲劳性能对比研究

对不锈钢材料1Cr11Ni2W2MoV进行了激光冲击强化和喷丸强化后表面粗糙度和残余应力测试分析,与喷丸相比,激光冲击强化对试件表面形貌和表面粗糙度的影响更小,产生的残余压应力更大。对光滑试件和2种强化后试件的振动疲劳对比试验表明,激光冲击强化能显著提高不锈钢材料振动疲劳寿命,是喷丸的2倍以上。     

激光冲击强化TC4双相钛合金过程中β相的细化机理

采用激光冲击强化(LSP)技术对TC4双相钛合金进行表面强化处理(冲击0～3次),研究了β相晶粒细化机理以及强化前后残余应力、表面硬度及疲劳强度的变化.结果表明:激光冲击强化过程中,β相晶粒内的位错首先通过滑移形成位错线,随着塑性变形加剧,位错不断堆积形成位错壁和位错胞,位错进一步运动后形成亚晶界,并通过动态再结晶实现...     

激光冲击强化对TC4钛合金单面修饰激光焊接接头疲劳性能的影响

对TC4钛合金单面修饰激光焊接接头进行激光冲击强化,对比强化前后焊接接头的疲劳寿命,在光学显微镜和扫描电镜下观察断口疲劳断裂特征,并从焊接接头的显微硬度、微观组织、残余应力分布等方面综合分析激光冲击强化对TC4钛合金单面修饰激光焊接接头的强化机理。试验结果表明：未强化和强化试样均在焊缝咬边处萌生疲劳裂纹,强化试样疲劳寿命是未强化试样疲劳寿命的3.77~9.15倍,强化试样焊缝咬边处马氏体细化,显微硬度提高,焊缝表面呈残余压应力分布,焊缝咬边处残余压应力达-564.37±9.85MPa。晶粒细化和高幅值残余压应力综合作用下抑制了焊缝咬边处疲劳裂纹的萌生,且增大了裂纹扩展阻力,从而提高了焊接接头疲劳性能。     

球铁曲轴激光冲击强化实验研究

为了研究激光冲击强化对球铁性能的影响,采用钕玻璃脉冲激光(波长为1054nm,脉冲宽度为23ns)对球墨铸铁(简称球铁)曲轴试样表面进行冲击强化处理,并对其显微硬度、残余应力和疲劳强度进行实验测试与分析。结果表明,在激光功率密度为10.6GW/cm2的强脉冲激光作用下,冲击区的显微硬度明显增加,表层材料的显微硬度比基体约提高65%~75%;冲击区表面存在残余压应力,数值高达-400MPa,使用寿命提高150%。实验结果表明,激光冲击球铁曲轴的强化效果明显。     

激光冲击强化对TC17表面硬度的影响

TC17钛合金叶片耐磨性较差,在航空发动机恶劣的使用环境下受到冲刷磨损的作用易引发疲劳断裂。研究利用激光冲击强化技术对TC17钛合金进行表面强化,结果表明:激光冲击强化能够显著提高TC17材料硬度,提升材料抗冲刷磨损性能。从不同冲击参数强化后硬度测试结果得出,功率密度4GW/cm2、冲击三次为TC17钛合金最佳的激光冲击强化工艺参数,其硬度提高幅度达到10%以上,并且影响深度超过1mm。激光冲击强化过程中引入的表层晶粒纳米级细化及次表层高密度位错是材料硬度提高的主要原因。     

激光淬火+冲击复合强化处理45钢的试验研究

将45钢激光淬火强化处理区域再进行激光冲击强化处理。处理结果表明:复合强化处理后的45钢与经激光淬火强化处理区域相比,其硬度和耐磨性能都得到了很大提高,其中,硬度提高了15％,耐磨性提高了100％,尤其是材料内部残余应力全部变成了残余压应力。     

激光冲击处理对曲轴疲劳强度的影响

利用激光冲击波对曲轴连杆轴颈圆角进行了强化处理,通过液压伺服疲劳试验研究激光冲击处理工艺对曲轴扭转疲劳强度的影响,利用X射线衍射法分析激光冲击处理后轴颈圆角处残余应力的分布规律,利用扫描电镜观察激光冲击处理表面微结构,分析激光冲击处理提高曲轴疲劳强度的微观机理。结果表明,激光冲击处理在曲轴圆角表面产生了残余压应力场,曲轴疲劳寿命显著提高,疲劳裂纹扩展速率大大降低;残余压应力场提高是激光冲击处理改善曲轴疲劳性能的主要机制。     

激光冲击强化对镍基高温合金疲劳寿命的研究

对镍基高温合金GH742疲劳试样进行了激光冲击强化处理,对强化后的试样首先进行了残余应力测试,发现处理后的试样表层产生了很高的残余压应力;然后进行拉一拉疲劳试验,结果表明激光冲击强化能显著提高镍基高温合金的疲劳寿命;最后从断口分析的角度解释了激光冲击强化改善材料疲劳性能的原因.     

方形光斑多点激光冲击强化42CrMo钢表面残余应力和变形的数值模拟研究

利用改进的数值模拟方法研究方形光斑多点激光冲击对42CrMo钢表面残余应力和变形的影响。结果表明,随着冲击波峰值压力的增加,表面残余应力和表面变形都有所增大。同时,针对采煤机截齿表面进行激光冲击强化数值模拟,证明其表面可形成残余应力。     

基于电子束焊接的TC4钛合金叶片焊缝表面强化研究

航空发动机叶片的整体性能极大地影响着飞机的安全稳定运行。针对某型航空发动机TC4钛合金叶片采用电子束焊接后,服役期内在焊缝处常出现疲劳裂纹而导致叶片失效的现象,采用X射线衍射法,结合有限元仿真分析结果,研究分析钛合金叶片焊缝及周围区域的残余应力分布状况,探索分析强化前、后残余应力变化情况。根据实验结果,焊接后焊缝及周围区域表面呈现拉应力,且垂直焊缝方向应力值在+36 MPa左右;强化后,叶片表面呈现出较大且较为均匀的压应力,应力值为-200 MPa左右。同时,有限元仿真结果表明经过表面强化后,叶片表面由拉应力转变为压应力,应力状态得到明显改善,进而提高了叶片疲劳性能,为航空发动机叶片表面抗疲劳制造提供了理论依据和技术参考。     

激光淬火+冲击复合强化处理40Cr的实验研究

将激光淬火强化处理后的40Cr钢的强化区域再进行激光冲击强化处理，处理结果表明，复合强化处理后40Cr钢与经激光淬火强化处理区域相比，各项机械性能都得到了大幅提高，其中，硬度提高了10．9％，耐磨性提高了100％，尤其是材料内部残余应力全部变成了残余压应力。     

超声振动常温/中温滚压钛合金应力场分析

提出并研究了常温/中温条件下超声振动滚压强化钛合金工艺。结合实验与有限元分析方法,对比研究了超声振动滚压和超声振动温滚压两种处理工艺对钛合金表面改性层残余应力及应变分布的影响机制。结果表明:与超声振动滚压相比,超声振动温滚压工艺可以使表面和近表面材料发生更严重的塑性变形,在材料近表面引入更深的残余压应力层,从而获得更好的表面强化工艺效果。压应力和应变的进一步提高得益于高频机械冲击和温塑性的共同作用。超声滚压处理过程中,超声振动激励从根本上改变了应力在材料内的传播方式,形成动态应力波并向远离材料表面深处振荡传播,而温度场的施加加速了这种应力波形成和动态传播。     

GH742合金激光冲击强化后的表面残余应力

采用X射线衍射法对GH742合金激光冲击强化后的表面残余应力进行了测试,采用云纹干涉结合盲孔法对残余应力随深度的分布进行了测试。结果表明:GH742合金经激光单点冲击后,表面残余压应力最高可达1 180MPa,且残余压应力层深度达到1.2mm;50%光斑搭接率强化后的表面残余压应力约为1 100MPa。     

激光冲击强化对金属显微组织及其机械性能的影响

简述了激光冲击强化的基本原理,重点说明了激光冲击强化对金属显微组织及其机械性能的影响,讨论了激光冲击强化中的相变问题以及残余压应力的数值模拟.激光冲击强化金属后材料表层发生塑性变形,产生了高密度位错,孪晶,以及很大的残余压应力,提高了材料的硬度,耐腐蚀性,疲劳强度,从而有效地改善了材料的综合机械性能.     

基于激光冲击波技术的铝合金圆杆件强化研究

激光冲击强化技术是利用方向和能量高度集中的激光束作为工具,对材料进行表面强化改性,是近年来快速发展的构件延寿技术。文中运用数值模拟的方法对铝合金圆杆件进行激光冲击强化,分析圆杆被激光冲击作用后,应力波在其内部沿纵向和径向的衰减特性,探讨单点多次冲击后铝合金圆杆件表面残余应力场的分布情况。