相变温度对焊接接头疲劳强度的影响

焊缝金属相变温度不同 ,相变体积膨胀变形造成的相变应力会直接影响焊接接头残余应力的类型和大小。通过焊缝金属相变温度和残余应力测试以及焊接接头疲劳强度试验 ,分析了焊缝金属相变温度对焊接残余应力和焊接接头疲劳强度的影响规律。利用 5种焊缝金属相变温度不同的焊条分别对具有较大拘束度和应力集中的纵向角接板接头进行焊接 ,疲劳试验证明 ,焊缝金属相变温度在 191℃左右时 ,焊接接头疲劳强度最高。此试验为低相变点焊条改善焊接结构疲劳强度做了进一步论证     

焊接接头表面改性的研究进展

概述了高能喷丸、表面机械研磨处理、超音速微粒轰击、超声冲击、激光冲击改性等表面改性方法的基本原理,重点分析了其对不同材料焊接接头表面进行改性的效果。这些改性方法可以细化焊接接头表面的晶粒,甚至使晶粒尺寸达到纳米级;提高焊接接头表面的显微硬度,从而提高焊接构件的强度;消除接头处的残余拉应力,使拉应力转变为残余压应力,从而抑制焊接接头裂纹源的产生,提高焊接接头的抗疲劳断裂能力,进一步提高焊接构件的寿命。了解了现有表面改性处理方法应用的领域范围及其优缺点,并对焊接接头表面改性处理方法的发展及研究方向进行了展望。     

激光冲击处理对焊接接头力学性能的影响（Ⅱ）

上文对GH3 0、1Cr18Ni9Ti焊缝进行了激光冲击处理 ,试验发现激光冲击处理提高GH3 0焊接接头强度 12 % ,但对疲劳寿命影响不明显 ;冲击提高 1Cr18Ni9Ti焊接接头强度仅为 5 % ,但提高疲劳寿命 3 0 0 %以上。为作进一步分析 ,本文测试了两种金属焊缝在有无激光冲击处理条件下的表面显微硬度分布和残余应力状态 ,并对GH3 0试件疲劳断口进行扫描电镜分析。经分析发现 ,激光冲击处理能明显提高GH3 0焊缝表层的显微硬度 ,也可以提高抗拉强度并获得较高的表面残余压应力 ,因此强化区域能抑制疲劳裂纹的萌生和扩展 ,降低裂纹扩展速率 ;但由于焊缝较宽 ,激光冲击光斑未能完全覆盖焊缝及热影响区 ,部分未冲击区域影响了疲劳寿命的提高。 1Cr18Ni9Ti在等离子焊接过程中产生相变马氏体 ,减弱了激光冲击处理产生形变马氏体对提高显微硬度的作用 ,因此对抗拉强度影响不大 ,但激光冲击处理可以使焊缝表面获得较高的表面残余压应力 ,因此能明显提高疲劳寿命。     

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。     

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。     

激光冲击电火花堆焊焊缝表面的有限元模拟

为了探究激光冲击强化对电火花堆焊表面应力状况的影响,采用有限元分析软件ANSYS模拟电火花堆焊焊接过程,计算得出了焊接残余应力场的分布。在此基础上,利用ANSYS/LS-DYNA软件、进行了激光冲击堆焊焊缝表面的有限元模拟。结果显示:焊缝区域、热影响区域和基体残余应力经激光冲击处理都有明显的改善,焊缝区残余拉应力有效减少或消除。模拟结果与实验结果相吻合,这为有限元软件对焊接修复及激光处理工艺参数的优化提供了可靠的依据。     

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。     

K417材料激光冲击强化残余应力松弛预测

针对某型发动机涡轮叶片材料K417激光冲击强化后残余应力在高温下松弛的现象,分析了残余应力松弛的机理,并运用灰色理论建立了温度作用下残余应力松弛的灰色预测模型.该模型的计算结果和实验结果吻合良好,精度较高,为激光冲击强化后残余应力松弛的预测提供一种可行的方法.     

激光冲击强化对钛合金疲劳寿命影响综述EI北大核心CSCD

对提升钛合金零件的疲劳强度,已有相关技术的试验研究,但缺乏对技术的系统介绍,阻碍了该技术的产业化应用。通过整理大量试验数据及其结果,就激光冲击强化对钛合金零件的疲劳特性的影响展开分析。简要介绍激光冲击强化技术的发展状况,分别从表面形貌、残余应力、微观组织、硬度、表面粗糙度等方面进行分析总结。结果发现,当激光脉冲能量为7 J时,材料塑性变形量最大;当激光功率密度为3 GW/cm^(2),材料表面残余压应力值最高;当冲击次数达到5次以上时,材料表层的位错密度不断增大;当在工件表面覆盖一层高强度的光滑金属接触膜时,材料表面粗糙度将降低。综合数据可知激光功率密度及冲击次数对钛合金疲劳寿命的影响最大。整理了大量试验数据,可为得到最佳的激光冲击强化效果及提升疲劳寿命提供理论参考。     

E690高强钢表面激光冲击微造型的模拟与试验

为研究冲击次数对E690高强钢表面激光冲击微造型、表面残余应力和微观组织的影响,采用有限元软件ABAQUS模拟试样表面成型过程,使用7.96 GW/cm²的脉冲激光冲击E690高强钢试样,采用光学轮廓仪测量试样表面三维形貌,利用X射线应力分析仪测量激光冲击微凹坑表面的残余应力并提取半高宽值,利用TEM观察冲击区域的微观组织形貌。结果表明,使用7.96 GW/cm²的脉冲激光冲击试样1~4次,深度在10~40 μm呈增加趋势,在深度方向对比试样表面三维形貌的模拟结果和测试结果,误差范围合理;激光冲击2次及以上,试样测点各方向残余压应力测试值趋于一致;半高宽值逐渐增大,冲击4次与冲击3次的半高宽值趋于相等;冲击2次后试样的TEM像和电子衍射图表明微凹坑表面形成了纳米晶。     

激光冲击SiCp/Cu复合材料的有限元模拟

为了探究激光冲击强化对SiCp/Cu复合材料力学性能的影响,采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对复合材料单胞模型进行冲击加载,模拟结果显示:在基体金属上存在着广泛的压应力,并且在载荷作用过程中导致了基体的屈服强化,大大提高了基体的强度;在基体与颗粒增强体之间的界面上存在着一定的等效应力值。采用WDW-200微机控制式电子万能试验机对激光冲击强化前后的试样进行拉伸性能对比试验:发现冲击后试样的抗拉强度较未冲击试样的提高了18MPa,且断口呈现韧窝形貌,为微孔聚集形韧性断裂。结果表明:激光冲击强化提高了SiCp/Cu复合材料的力学性能。     

搭接率对 AISI 202 焊接接头激光冲击应力分布的影响

目的 研究光斑搭接率对激光冲击处理后残余应力分布的影响。 方法 采用不同的光斑搭接率对 AISI202 不锈钢焊接接头进行激光冲击处理,利用 X 射线衍射法测定激光冲击强化后的残余应力。结果 随着光斑搭接率的增加, 残余应力场得到增强, 并且应力分布更加均匀。 搭接率由 50% 增加到80% ,平均横向残余压应力增加了 20% ,波动减少了 30% ;平均纵向残余压应力增加了 30% ,波动减少了13% 。 结论 提高光斑搭接率可以优化激光冲击处理后焊接接头的应力分布。     

喷丸处理对304不锈钢焊接接头氯化钠应力腐蚀开裂的影响

对304不锈钢氩弧焊焊接接头表面作了喷丸处理,并在金相显微镜与扫描电镜下对处理后材料表面的微观组织进行了观察,用X射线应力衍射仪测试了喷丸处理后试样的残余应力分布,并进行了NaC1水溶液应力腐蚀试验.结果表明,304不锈钢焊缝在NaCl溶液中具有明显的应力腐蚀开裂敏感性,喷丸处理能够很好地提高焊接构件抗应力腐蚀开裂能力;应力腐蚀裂纹断口表现为脆性断裂,各区的应力腐蚀裂纹属于穿晶型裂纹.     

激光冲击强化渗铝法提高K417合金疲劳性能

研究采用激光冲击强化渗铝方法提高K417合金震动疲劳性能的可行性。结果表明：该方法可以有效提高K417合金的振动疲劳强度。利用扫描电镜和透射电镜对试样进行了观察和分析,并对振动疲劳性能提高的机制进行了讨论。     

Effect of Multiple Laser Shock Processing on Microstructure and Mechanical Properties of Ti-5Al-4Mo-4Cr- 2Sn-2Zr Titanium Alloy

对Ti-5Al-4Mo-4Cr-2Sn-2Zr钛合金进行了不同能量和冲击次数的激光冲击强化,通过残余应力、显微硬度、XRD和TEM分析其对力学性能和微观组织的影响。结果表明,功率密度和冲击次数对残余应力和显微硬度都有较大影响,激光冲击强化后,显微硬度和残余应力都有大幅度提升,并形成一定厚度的变形层,增加冲击次数或者增大功率密度都可提高其幅值和影响深度。不同冲击参数下的XRD测试表明,激光冲击强化后衍射峰位置没有发生变化,但有展宽。激光3次冲击后可在表面形成一层纳米晶,晶粒大小为30~60 nm,且取向随机。位错运动是Ti-5Al-4Mo-4Cr-2Sn-2Zr钛合金晶粒细化的主要原因。     

激光冲击强化对TC17钛合金微观组织和力学性能的影响

针对航空发动机TC17钛合金叶片易受外来物打伤实际问题,需要进一步提高叶片的疲劳强度。对板状TC17钛合金进行不同激光功率密度下的激光冲击,分别利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、残余应力测试仪和显微硬度计分别对激光冲击前后TC17钛合金的组织和力学性能进行了观察和测试,再选取强化效果较好的功率密度为4 GW/cm2时对叶片强化后进行振动疲劳试验。结果表明:TC17钛合金在不同功率密度激光冲击后,表面组织产生大量高密度位错和纳米晶,随着功率密度的增大,晶粒细化程度越大;残余应力值和显微硬度都随深度增加而减小,表面显微硬度提高了20%,并形成800μm左右的硬度影响层;而功率密度为4 GW/cm2时提高幅度最大,HV0.1硬度为4310 MPa,表面残余压应力达到628.2 MPa,且残余应力在280和450℃下具有较好的热稳定性;TC17钛合金叶片在4 GW/cm2参数下强化后,其振动疲劳寿命提高了2倍。     

改善焊接接头疲劳强度的超声冲击装置

使用超声波冲击焊趾来提高焊接接头及结构的疲劳强度,是一种国际上刚刚出现的新方法。本文对超声冲击试验装置进行了研究。研制成功了一台可以应用于实际冲击自理的样机,该装置配有自行研制成功的适用于压电超声冲击处理设备的专用超声波电源。首次将压电式陶瓷换能器引入超声冲击装置;提出了控制执行机构的输出端振幅,使之恒定不变,对超声冲击处理质量进行控制的思想;成功地对超声冲击处理这种负载变化极其剧烈的工作方式实现     

激光冲击强化对Ti6Al4V合金表面完整性和四点弯曲疲劳性能的影响

采用扫描电镜、显微硬度仪、X射线应力测量仪及透射电镜等对激光冲击强化Ti6Al4V合金的表面完整性进行了分析,采用MTS疲劳试验机测试了疲劳性能,并采用扫描电镜分析了疲劳断口,探讨了激光冲击强化机制。结果表明:经功率密度为15. 9 GW/cm~2的激光处理后,其四点弯曲中值疲劳寿命较未处理试样提高了4. 2～23. 5倍;激光功率密度越大,试样的中值疲劳寿命越长。激光冲击强化表现出比喷丸强化更优的疲劳寿命增益效果。经激光冲击强化后,Ti6Al4V合金表面形成了深度为600～1 400μm的残余压应力场,表面硬度比未强化区域提高了约10%,且亚表层内部的位错密度也有显著提高。     

激光冲击强化的影响参数与发展应用

激光冲击强化是一种先进表面技术,其利用激光诱导形成的等离子冲击波对金属材料进行强化,因具有强化效果更佳、可操控性更强和适用性更好等技术优势,得到了越来越广泛的应用与研究,对提高部件的疲劳性能和延长材料使用寿命具有重要作用。简要介绍了激光冲击强化技术的发展概况,分别从激光工艺参数、约束层与吸收保护层、冲击角度等影响参数进行了重点分析与总结。激光工艺参数是影响强化效果的最重要因素,选取最佳的激光功率密度、最优的光斑搭接率、适当的冲击次数以及合适的脉冲宽度可以明显提高强化效果。针对不同的材料形态,应选取合适的约束层和吸收保护层,提高激光透光率的同时防止材料表面烧蚀。此外还需考虑激光冲击强化的冲击角度,选择合适的冲击角度,能够对复杂的结构进行强化。综合考虑激光冲击强化的影响参数,可为得到最佳激光冲击强化效果提供重要的理论参考。