AM50镁合金激光冲击强化实验研究

为了研究激光冲击强化对镁合金性能的影响,采用钕玻璃脉冲激光(波长1054 nm,脉冲宽度23 ns)对AM50镁合金试样表面进行冲击强化处理,并对其表面形貌、微观组织、显微硬度、残余应力进行实验测试与分析。结果表明,在激光功率密度为3.1 GW/cm2的强脉冲激光作用下,试样表面留下光亮致密的微凹坑,凹坑深约27μm;表层材料发生高应变速率的塑性变形,材料内产生大量位错与孪晶,强化层深度约0.8 mm;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58%;冲击区表面存在残余压应力,数值高达-146 MPa。实验结果表明,激光冲击镁合金的强化效果明显。     

激光冲击AM50镁合金残余应力场的有限元分析

为了研究镁合金在激光冲击载荷作用下残余应力场的特征,采用实验测试和有限元分析的方法对激光冲击区的残余应力进行了研究.试验中使用Nd:glass脉冲激光对AM50镁合金表面进行冲击强化处理,当激光功率密度为3GW/cm2时,表面的残余压应力值高达-146MPa,残余压应力层深约0.8mm;用有限元分析软件ABAQUS对残余应力场进行数值计算,得到激光功率密度大于0.49GW/cm2时,将产生残余压应力,随着功率密度的增加,残余压应力值增加并趋于饱和;激光功率密度在1.95GW/cm2～3.06GW/cm2之间时,残余压应力值达到饱和.结果表明,实验测试数据与数值计算结果一致性较好,该结果可为激光冲击参量的优化提供理论依据.     

双面激光同时冲击AM50镁合金板料的厚度分析

在双面激光同时冲击金属薄板过程中,板料厚度是影响其冲击强化效果的重要因素。利用ABAQUS软件对双面激光同时冲击不同厚度的AM50镁合金板料进行模拟,系统研究了板料厚度对双面激光同时冲击强化效果的影响机理,对比分析了不同模型沿表面径向和轴向的残余应力分布。结果表明,在激光光斑直径、脉冲宽度、峰值压力不变的情况下,随着板料厚度增大,模型内部的残余压应力分布渐趋均匀和有规律,残余压应力影响深度逐渐变深,当板料厚度达到某一阈值后,两者都达到饱和。在激光峰值压力1600MPa、光斑半径3mm和压力脉冲宽度57ns工艺参数下,双面激光同时冲击AM50镁合金薄板的理想厚度为4mm及以上。     

双面激光喷丸条件下冲击前进方向对AM50镁合金试样残余应力场的影响

激光喷丸扫描路径前进方向对金属板料大面积激光喷丸效果有着直接的影响。通过ABAQUAS有限元软件建立拉伸试样残余应力三维分析模型,研究了激光喷丸扫描路径前进方向对AM50镁合金拉伸试样残余应力场的影响,以及双面同时冲击与双面间隔冲击之间的差异。结果表明,激光喷丸前进方向对残余应力均匀和一致性有决定性影响,并且双面激光同时冲击较双面激光间隔冲击有更好的效果。     

激光冲击强化对AZ31B镁合金表面耐腐蚀行为的影响

镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、机械加工性能好、生物相容性良好等优异性能,成为潜在新一代可生物降解骨板材料,但其耐腐蚀性能差,限制其发展。使用激光冲击强化技术(LSP),研究其对镁合金表面耐腐蚀性能的影响。采用激光功率密度为1.35 GW/cm²、2.99 GW/cm²和3.92 GW/cm² 进行冲击强化试验,在3.5%(质量分数)NaCl溶液中,通过电化学测量技术动电位扫描得到极化曲线,并通过微观结构探究激光冲击强化对AZ31B镁合金耐腐蚀性能的影响机理。试验结果显示,随着激光功率密度的提升,样品的表面硬度也随之提高,2.99 GW/cm²样品的表面硬度为81.2 HV,相比原始样品提高了35.8%。XRD图谱显示,与原始样品相比,激光冲击处理后的样品衍射峰向高角度方向偏移,衍射峰强度均降低,半峰宽增加。2.99 GW/cm²样品的耐腐蚀性能最好,腐蚀电位为-0.602 41 V,腐蚀电流密度为1.021 5×10^-4 A/cm²     

AM50镁合金表面激光熔凝层的组织与耐蚀性能

采用CO2连续激光对AM50镁合金表面进行熔凝处理。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段对熔凝层的组织与成分进行了分析,通过在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学极化曲线测试和浸泡实验对激光熔凝层的耐蚀性能进行了检测。激光熔凝处理使镁合金的组织得到高度细化,组织与成分分布更加均匀,β相减少,Al及杂质元素的固溶度增加。极化曲线测试结果表明,激光熔凝表面的腐蚀电位较未处理试样提高了37mV,阳极腐蚀电流密度约降低了一个数量级;浸泡实验结果显示,激光熔凝表面腐蚀坑的出现时间和扩展速率明显慢于未处理试样,激光熔凝处理使镁合金的耐蚀性能有了明显提高。     

激光冲击次数对镁合金电化学特性的影响

为了研究激光冲击对镁合金表面抗腐蚀性能的影响,利用钕玻璃脉冲激光对AZ31镁合金表面进行不同次数的激光冲击处理,用透射电子显微镜观察镁合金表层的微观组织,并采用电化学测量技术在氯化钠溶液(质量分数为0.035)中测试其极化曲线和电化学交流阻抗谱的影响。结果表明,激光冲击波导致镁合金表面层产生超高应变速率的塑性变形;晶粒内部存在与孪晶相互交叉、相互缠结的高密度位错而导致晶粒细化;极化曲线和交流阻抗谱表明1次激光冲击后AZ31的自腐蚀电位提高约267mV;腐蚀电流稍有增大,反应电阻增大,抗腐蚀性明显提高;随着冲击次数的增多,腐蚀抗力未明显提高。其相应的交流阻抗谱也得出与极化曲线相同的结论。该研究对于激光冲击处理镁合金提高耐腐蚀性具有一定的参考价值。     

激光冲击强化对镁合金摩擦磨损性能的影响

为了研究激光冲击对镁合金摩擦磨损性能的影响,采用Nd:glass脉冲激光对AM50镁合金表面进行冲击强化处理,对强化区的表面形貌、粗糙度、微观组织、显微硬度、摩擦磨损性能进行了测试与分析.可知激光冲击强化后,试样表面粗糙度略有增加,强化层内含有大量位错与孪晶,强化层显微硬度明显提高,表面的显微硬度值(约67HV)明显高...     

激光冲击处理对AZ31镁合金力学性能的影响

为了分析高速应变条件下镁(Mg)合金的动态力学行为及组织结构变化,使用激光冲击处理(LSP)技术对AZ31 Mg合金进行了强化处理,并通过透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)等手段对LSP试样的微观结构进行了表征。结果表明:LSP后AZ31 Mg合金试样的表层晶粒得到细化,其主要亚结构以大角度晶界为主;表面硬度比未冲击试样提高了127%;试样的抗拉强度提高了21%;断裂延伸率提高了16%;AZ31 Mg合金的断裂方式有向韧性断裂转变的趋势,材料的韧性明显提高。     

激光冲击强化对AZ31镁合金力学性能和组织结构的影响

为了研究激光冲击强化(LSP)对镁合金力学性能的影响,采用电子万能高温拉伸机和钕玻璃脉冲激光(波长1064 nm,脉冲宽度20 ns)研究AZ31镁合金薄板室温和300℃时拉伸应力-应变曲线和力学性能。结果表明,LSP提高了AZ31镁合金室温和高温抗拉强度,而冲击试样的最大热流变应力明显高于未冲击的试样,双面单次LSP导致室温力学性能降低,在激光冲击试样断口发现了沿次表层扩展的层裂现象。讨论和分析了残余压应力、细微结构、表面形貌和粗糙度对激光冲击镁合金力学性能的影响。     

激光淬火对焊缝热影响区耐腐蚀性能的影响

焊接是合金结构钢连接的主要方式之一,而焊接热影响区的耐腐蚀性能较其他区域而言是较差的。为了提高焊接热影响区的耐腐蚀性能,采用激光表面淬火技术对焊缝热影响区进行表面处理。通过正交试验,得到优化后的激光淬火工艺参数。电化学测试结果表明,采用激光淬火后30CrMnSi焊缝热影响区的自腐蚀电流得到显著降低,而越小的自腐蚀电流就意味着较好的耐腐蚀性能。因此,采用激光表面淬火处理技术,可以显著地提高30CrMnSi焊缝热影响区的耐腐蚀性能。     

退火处理对激光冲击AZ31镁合金力学性能的影响

研究了激光冲击AZ31镁合金在不同退火条件下的力学性能及其断口形貌。结果表明:随着退火温度及退火时间的增长,合金的硬度逐渐降低;在相同的退火时间(30 min)条件下,抗拉强度及延伸率在200℃~350℃温度区间内,随着温度的升高逐渐增加,在400℃退火后迅速降低;在相同的退火温度(350℃)条件下,随着时间的延长抗拉强度逐步降低,伸长率先略有增加然后降低;最佳的退火温度及时间为350℃和30 min,抗拉强度和断裂伸长率分别达到342 MPa及18%。不同的退火工艺对激光冲击后合金的断口形貌有明显影响,在350℃和30 min退火后断口呈现明显的韧性特征。     

激光冲击对球墨铸铁表面性能的影响

应用人工神经网络理论,合理选择激光冲击参数,对球墨铸铁QT450-10进行了激光冲击试验,并用扫描电镜和数显硬度仪等进行了分析。结果表明激光冲击使球墨铸铁的表面性能得到明显改善,冲击区表面的平均硬度随冲击次数(1～4)的增加分别增加了34.56％～53.02％,硬化层深约为0.31mm～l47mm。     

激光功率密度对板料激光冲击成形性能的影响

为了研究激光功率密度对铝合金板激光冲击成形性能的影响,采用数值仿真的方法,选用不同激光功率密度对铝合金板进行激光冲击成形数值模拟,获得不同激光功率密度与冲击次数下的板料成形极限,并对不同激光功率密度冲击下板料的成形深度、厚度及应力分布进行了分析。结果表明,板料在中心处容易发生破裂;板料的成形极限与激光功率密度大小成反比,而与激光冲击次数成正比;通过合理选择激光功率密度和冲击次数可提高铝合金板的成形性能。     

侧吹气体对奥氏体不锈钢激光焊缝组织和耐腐蚀性能的影响

为了研究光纤激光焊接奥氏体不锈钢过程中侧吹气体对焊缝组织和耐腐蚀性能的影响,建立了一种侧吹气体和金属蒸气的流体模型,分析了不同侧吹气体及其流量对金属蒸气温度场和速度矢量场的影响,提出了一种通过侧吹气体增加焊缝金属中氮元素含量的方法。试验结果表明,在不影响焊缝成形的前提下,该方法有效提高了上层焊缝金属中氮元素的含量,抑制了焊缝金属中铁素体的含量,增强了奥氏体不锈钢激光焊焊缝的耐点蚀性能。     

激光冲击强化对黄铜耐蚀性能的影响

为了提高黄铜表面的力学性能和耐蚀性，采用纳秒脉冲激光(波长1064nm, 脉宽7ns)冲击强化(LSP)黄铜表面。通过分析激光冲击强化黄铜样品表面的残余应力、横截面金相组织和硬度、表面形貌等力学性能，研究了其对耐蚀性能的影响。结果表明，与未经LSP处理的黄铜样品相比，LSP处理后黄铜样品的电化学腐蚀电位增加，空蚀损失质量降低，仅为原来的1/4，空蚀孕育期时间延长了2倍，空蚀速率降低，从而LSP处理提高了黄铜样品的耐蚀性能。该研究对普通黄铜应用在具有腐蚀性的工作环境中是有帮助的。     

激光冲击处理对ZnO薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上制备了多组分Zn O基陶瓷薄膜,利用Nd∶YAG激光器对多组分Zn O基陶瓷薄膜进行了激光冲击处理,研究了激光冲击处理对多组分Zn O基陶瓷薄膜压敏电性能的影响。结果表明,激光冲击处理后,薄膜的晶粒尺寸显著减小,表面更加平整致密。薄膜的压敏电性能得到了不同程度的改善,其中非线性系数的提高幅度最大为65.2%,压敏电压降低幅度最大为38.92%,漏电流密度降低幅度最大为30.51%。薄膜中晶粒细化,晶格畸变加强,晶界处的界面态密度激增,导致薄膜非线性系数激增,从而有效改善了多组分Zn O基陶瓷薄膜的压敏电性能。     

Gd元素对激光熔覆镁合金涂层组织和性能的影响

ZM5镁合金激光熔覆涂层的晶界易析出条带状β-Mg17Al12相,导致涂层的拉伸性能下降。通过添加稀土Gd元素,在ZM5铸造镁合金表面激光熔覆Mg-Al-Gd涂层,研究Gd元素对ZM5镁合金激光熔覆涂层组织和性能的影响。结果表明,添加质量分数为5.0%的Gd元素的熔覆涂层中生成了Al2Gd颗粒相,晶界处Mg17Al12共晶相细化成球形颗粒和短棒状,且析出量显著减少;含Gd镁合金熔覆涂层高温抗拉强度、屈服强度以及屈强比均有较大提高;高温拉伸断口形貌分析发现,ZM5镁合金激光熔覆涂层拉伸断口出现局部的晶界熔化特征,而添加Gd元素的镁合金激光熔覆涂层断口未观察到晶界熔化,这表明Gd元素能抑制枝晶间低熔点Mg17Al12共晶相析出而强化晶界,从而可提高熔覆涂层的高温拉伸性能。     

激光冲击强化对AZ91镁合金的电化学腐蚀行为的影响

采用电化学测量技术和透射电镜,研究了激光冲击强化(LSP)后的AZ91镁合金在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的耐蚀性能。结果表明:经过激光冲击后,AZ91镁合金内产生大量位错,大量的位错发展为位错缠结。在3.5%NaCl溶液中,激光冲击后的镁合金阻抗值显著增加,腐蚀电流密度显著降低。随着激光冲击次数的增加,AZ91镁合金的自腐蚀电位正移,腐蚀电流密度降低,耐腐蚀性能提高。