激光喷丸医用Ti6Al4V合金的耐生物腐蚀性能研究

为研究激光喷丸强化对医用Ti6Al4V合金表面耐生物腐蚀性能的影响,对Ti6Al4V合金试样表面进行激光喷丸强化处理;然后选用动电位极化曲线测试法研究了激光喷丸前后试样的电化学腐蚀性能,采用扫描电子显微镜观察腐蚀试样的表面形貌并进行能谱分析。结果表明,在测试参数范围内,激光喷丸强化试样的自腐蚀电位正移,腐蚀倾向降低;钝化电流密度降低,钝化区电位范围增大,钝化性能更稳定;击穿电位正移,点蚀敏感性降低;自腐蚀电流密度减小,腐蚀速率降低。与未处理试样相比,自腐蚀电位最大正移了0.209V,钝化电流密度最大降低了2个数量级,钝化区电位范围最大增幅为86.90%,击穿电位最大增幅为88.31%,自腐蚀电流密度最大降低了81.75%。激光喷丸强化处理可有效改善医用Ti6Al4V合金表面的耐生物腐蚀性能。     

激光冲击对AISI430铁素体不锈钢抗蚀性影响

为了提升AISI430铁素体不锈钢的表面抗腐蚀性能, 采用激光冲击的方法强化了AISI430铁素体不锈钢。通过极化曲线及电化学阻抗谱等电化学实验方法, 结合试样表面残余应力及腐蚀形貌, 研究了激光冲击工艺对AISI430铁素体不锈钢的抗腐蚀能力的影响。结果表明, 强化处理后试样表面出现残余压应力层, 残余应力最大幅值高达-339MPa, 并以近乎递减的方式延深度方向达到900μm; 激光冲击强化使试样在NaCl溶液中的自腐蚀电位由-251mV最大提升至-192mV, 腐蚀电流密度最多降低28.18μA/cm-2, 使阻抗谱的容抗弧的半径变大, 腐蚀凹坑和条带状腐蚀减少。激光冲击强化了AISI430铁素体不锈钢在NaCl溶液中的抗腐蚀性能。     

增材制造TC4钛合金在激光抛光前后的电化学腐蚀性能

对表面已进行喷砂处理的增材制造TC4钛合金在氩气环境下进行激光抛光实验,通过极化曲线测试研究了抛光前、后钛合金的耐蚀性,并结合表面粗糙度、晶粒尺寸、表面残余应力以及显微组织分析了激光抛光对TC4钛合金耐蚀性的影响。研究结果表明:抛光钛合金的自腐蚀电位与自腐蚀电流密度均大于未抛光钛合金,说明抛光钛合金相比于原始钛合金的被腐蚀倾向更小,但其一旦受到腐蚀,腐蚀速率会略大于原始钛合金。自腐蚀电位的升高源于钛合金表面粗糙度的降低,自腐蚀电流密度的增大则是因为表面晶粒的细化以及残余拉应力的存在。     

基于激光冲击的镁合金在NaCl溶液中电化学腐蚀的研究

为了研究激光冲击强化对镁合金耐腐蚀性的影响,采用电化学方法和钕玻璃脉冲激光(波长1064nm,脉冲宽度20ns)研究AZ31、AZ61和AZ91三种镁合金在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的电化学腐蚀行为,并对合金表面形貌、微观组织、显微硬度、自腐蚀电位和电化学阻抗谱进行实验测试与分析。结果表明:激光冲击强化改善了镁合金的耐腐蚀性。随着激光功率密度的增加镁合金自腐蚀电位正向移动,腐蚀电流密度降低,阻抗弧变大。当功率密度为0.7GW/cm2时电流密度开始增加,阻抗弧减小。讨论和分析了Al含量、固溶和时效处理对激光冲击镁合金自腐蚀电位和阻抗谱的影响。     

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AZ31镁合金抗腐蚀性能研究

利用钕玻璃脉冲激光对AZ31镁合金表面进行激光冲击处理,金相显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)微观组织表明激光冲击波导致镁合金表面层(强化层约0.8mm)产生超高应变速率的塑性变形,晶粒内部存在大量位错和孪晶,高密度位错相互缠结,并与孪晶相互交叉导致晶粒细化。镁合金冲击表层硬度比基体提高约58%,表面残余压应力达120MPa。在质量分数为3.5%NaCl溶液中,采用动电位扫描技术和慢应变速率拉伸应力腐蚀试验研究其冲击后的腐蚀行为,结果表明激光冲击后自腐蚀电位提高,腐蚀电流增大,抗腐蚀性有所降低,但激光冲击后镁合金抗应力腐蚀性能提高。     

激光冲击处理对AZ31B镁合金焊接件抗应力腐蚀的影响

为了研究激光冲击处理对镁合金焊接件应力腐蚀性能的影响,采用激光波长1064nm,脉冲宽度15ns,脉冲能量4J,光斑直径3mm的钕玻璃脉冲激光器,对AZ31B镁合金交流氩弧焊接件表面进行冲击处理。室温下采用三点加载的方式,在去离子水中对试样进行应力腐蚀实验。利用光学显微镜和透射电镜观测激光冲击试样微观结构,利用扫描电镜观测应力腐蚀断口。实验结果表明:根据优化的激光参数,能在试样表面制得纳米结构表层,样品表面纳米晶粒大小为35nm左右;激光冲击处理改变了试样表面的应力状态,由残余拉应力60MPa转变为残余压应力-125MPa;激光冲击处理后自腐蚀电位增大88mV,腐蚀电流减小了73.4%,从而降低试样腐蚀倾向;未激光冲击的试样在浸没了192h后出现应力腐蚀开裂,而激光冲击的试样在浸没了10个月后未出现裂纹,这表明激光冲击处理能够提高AZ31B镁合金焊接件抗应力腐蚀的能力。     

激光焊接参数对微米晶粒钢焊接接头成形组织性能的影响

论述了与其它焊接方法相比,激光焊接微米晶粒钢的优越性. 实验分别在3 kW和6 kW两种不同的CO2激光器上进行.焊接材料为3 mm厚SS400微米晶粒钢.实验研究了不同激光能量输入情况下,焊接接头各区域的硬度、尺寸及组织转变特点.并对能量输入差别较大的不同焊接方法(激光、等离子弧、MAG)焊接微米晶粒钢的焊缝宏观形貌、晶粒度、硬度及冲击韧性进行了对比研究.结果表明:1)激光焊接超细晶粒钢焊缝和热影响区的尺寸比等离子弧和MAG焊接的要窄得多,焊缝晶粒度为后两者的十分之一左右,激光焊接是高质量焊接微米晶粒钢的首选焊接方法;2)激光焊接微米晶粒钢接头没有出现软化区,大能量输入的等离子弧及MAG焊接接头出现了软化区,冲击结果显示激光焊缝比等离子弧焊缝的冲击韧性高出50%以上.(OE14)     

不锈钢表面激光合金化Cr-CrB2层的腐蚀性研究

为了提高SUS 304不锈钢表面的耐磨损、耐腐蚀性能,采用激光表面合金化的方法制备了Cr-CrB2层,并进行了理论分析和实验验证,取得了合金化层的组织和物相以及电化学腐蚀性数据。结果表明,合金化层组织致密、晶粒细小,与基体形成冶金结合,合金化层由奥氏体、马氏体、铁铬固溶体、碳化物和铬硼化合物组成;合金化层的耐蚀性得到提高,腐蚀速率降低,合金化层的极化曲线具有较长的活化-钝化区间;不锈钢基体发生严重的晶界腐蚀和点蚀,晶界腐蚀以孪晶晶界腐蚀为主,合金化层表面发生晶粒间的晶界腐蚀,伴有晶粒和晶界处的点蚀现象,点蚀坑明显小于基体表面的点蚀坑。这一结果对提高SUS 304不锈钢表面的耐磨损、耐腐蚀性是有帮助的。     

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。     

激光选区熔化AlMgScZr合金微观组织与电化学腐蚀性能研究

采用激光选区熔化(SLM)技术成形了AlMgScZr合金，分析了不同扫描速度下制备的合金的微观组织及其在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的动电位极化曲线和电化学阻抗谱，研究了SLM成形AlMgScZr合金的微观组织对其电化学腐蚀性能的影响。结果表明，在质量分数为3.5%的NaCl溶液中，SLM成形的AlMgScZr合金表现出明显的钝化行为。合金中的孔隙降低了表面钝化膜的稳定性，从而降低了合金的抗电化学腐蚀性能。由于熔池边界处高数量密度的Al₃(Sc,Zr)颗粒可以作为微阴极促进Al基体的溶解，熔池边界发生了严重的腐蚀。此外，随着扫描速度的增大，AlMgScZr合金的晶粒尺寸逐渐减小、小角度晶界逐渐增多。晶粒尺寸的减小导致晶界密度和晶界处的活性原子数量逐渐增多，提高了钝化膜的生长速度，同时，小角度晶界的增多提高了晶界的稳定性，从而改善了合金的抗电化学腐蚀性能。     

中高温条件下6061-T651铝合金激光冲击强化研究

利用高功率、短脉冲Nd∶YAG激光对6061-T651铝合金进行表面冲击强化处理,并分别在200℃、300℃、400℃和500℃的温度下对其进行性能测试,从残余应力、显微硬度和微观组织等方面分析了激光冲击处理(LSP)对其在高温条件下性能的影响。研究结果表明中高温条件下激光冲击6061-T651铝合金的强化效果明显。200℃和400℃时试件的最大残余压应力出现在次表层,且温度越高残余压应力释放得越快,激光冲击硬化层深度约为0.3mm,500℃时的晶粒平均尺寸要比400℃时的大,晶粒尺寸和强化相是提高硬度的主要原因,不连续且粗大的晶界析出物提高了6061-T651铝合金的抗腐蚀性能。     

AZ31B镁合金激光冲击强化及抗应力腐蚀研究

为了研究激光冲击强化对镁合金性能的影响,根据优化后的工艺参数,采用钕玻璃脉冲激光,对轧制态AZ31B镁合金薄板试样表面进行冲击强化实验。实验结果表明,晶粒得到明显细化,晶粒大小由20μm左右细化到10μm左右,试样表面激光诱导的残余压应力高达-126 MPa。室温下通过三点加载的方法,对激光冲击、局部区域激光冲击以及未激光冲击的试样在去离子水中进行了应力腐蚀试验,对其断口进行了宏观和微观分析,表明激光冲击能够抑制应力腐蚀裂纹的产生和扩展。     

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。     

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。     

AZ31B镁合金激光表面微凹坑效应及其电化学腐蚀行为

为研究激光表面微凹坑对AZ31B镁合金耐腐蚀性能的影响,利用光纤激光器在材料表面制备微凹坑阵列。通过扫描显微镜观测微凹坑的形貌、直径和深度,利用双单元电化学工作站测试微凹坑制备前后材料表面的动电位极化曲线。结果表明:微凹坑的直径和深度均随激光功率的增大而增大,微凹坑周围出现烧蚀现象;微凹坑直径与扫描次数无显著相关性,但微凹坑圆度与扫描次数呈正相关性。在相同微凹坑密度下,与未处理试样相比,激光功率为6、10、16 W时试样的自腐蚀电位分别向正移-33、40、26 m V,自腐蚀电流分别减少了91.93%、92.09%、91.19%。激光功率为10 W时具有最好的抗腐蚀性能;在相同激光功率下,与未处理试样相比,微凹坑密度为1.5%、2.5%、5.0%时试样的自腐蚀电位分别向正移21、40、56 m V,自腐蚀电流分别减少了92.22%、92.09%、94.05%。在实验密度范围内,微凹坑密度越高,AZ31B镁合金表面的抗腐蚀性能越好。     

电位对油气管道37Mn5钢SLM制备WC/Co涂层性能的影响

以37Mn5钢作为测试基材,利用选择性激光熔化(selective laser melting, SLM)工艺在基体表面制备WC/Co涂层,以恒电位方法测试了海水介质下的磨蚀性能。研究结果表明：WC/Co涂层产生(111)、(200)和(311)各晶面对应衍射峰。WC/Co涂层厚度约3μm,形成较粗糙的表面结构,在载荷作用下发生划伤现象。当载荷为5 N时,极化曲线往右下角偏移,腐蚀电位也明显提高,得到更小的腐蚀电流密度,阳极区电流密度明显波动。提高阳极电位后,钝化膜已被击穿并产生了微孔,导致电流明显提高。当WC/Co涂层电位升高后,摩擦因数提高,引起涂层腐蚀现象,磨损量增加。电位0.5 V时涂层已经发生了磨穿,形成了大量点蚀形态凹坑结构,出现了划伤的犁沟,磨痕边界也发生了少数剥落。     

高强钢激光焊接残余应力的研究

采用CO2激光焊接汽车专用高强钢,得到了性能良好的激光焊接件。为了提高本试验的测量精度,对测量残余应力的小孔法作了必要的修正。使用ANSYS软件对激光焊接残余应力进行了有限元分析,仿真结果与修正后的测试值吻合,在此基础上研究了高强钢激光焊接线能量对残余应力的影响规律。试验结果表明,纵向残余应力在距离焊缝中心约2.5 mm处达到最大,距离焊缝越远残余应力值越小,并最终达到稳定;在被焊试件前添加引弧板,可以使焊接试件起始段的残余应力分布与稳定段接近,消除了起始段残余应力不稳定的现象;线能量增加,则横向残余应力逐渐增大,而纵向残余应力的最大值减小。     

TC17 钛合金激光多次冲击强化后组织和力学性能研究

对TC17钛合金激光冲击强化前后的微观组织和力学性能作了对比研究,将TC17钛合金进行同一功率密度下不同次数的激光冲击,分别利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X 射线衍射仪、残余应力测试仪和显微硬度计对激光冲击前后TC17钛合金的微观组织、残余应力和显微硬度进行了观察和测试。试验结果表明:TC17钛合金在不同次数激光冲击后,表面形成了剧烈塑性变形和高密度位错,晶粒细化明显,3 次激光冲击后有纳米晶形成;残余应力和显微硬度都随着冲击次数的增加数值增大,且沿深度方向的变化规律基本相同;与未冲击试样相比,5 次冲击后试样表面显微硬度提高了20.7%,沿深度方向300 m范围内影响明显,表面残余应力达到-644.3MPa,残余压应力影响层深度增加至1.9mm。     

电解液中金属离子对高压光箔腐蚀行为影响的研究

采用极化曲线和计时电位曲线考察了盐酸-硫酸电解液中金属离子对高压光箔腐蚀电化学行为影响,利用扫描电子显微镜(SEM)分析了金属离子对光箔腐蚀形貌和性能的影响。结果表明,电解液中单独添加Fe~(3+)或Cu~(2+)后,自腐蚀电位都正移,由于强的局部微电池效应,Cu~(2+)的影响相对Fe~(3+)更显著;单独添加Fe~(3+)后,击穿电位下降,而击穿电位随Cu~(2+)添加量的增加先增加后降低;Fe~(3+)对蚀孔形貌的影响与其浓度有关,峰值孔径随Fe~(3+)添加量的增加先增大后减小;而Cu~(2+)对峰值孔径影响较小,但会减少蚀孔密度;另外,添加少量Fe~(3+)有利于提升阳极箔520 V比容,从0.816×10~(-6)F·cm~(-2)增加到0.828×10~(-6)F·cm~(-2),而添加Cu~(2+)会降低阳极箔性能。