激光冲击处理对GH3039高温合金表面完整性的影响

为了研究激光冲击处理对GH3039高温合金表面完整性的影响,对GH3039高温合金试样进行了不同次数的激光冲击.采用表面轮廓仪、显微硬度计及X射线衍射仪等表征了激光冲击前后GH3039高温合金的表面粗糙度、显微硬度、残余应力、微观结构及物相组成.结果表明:与母材相比,在激光一次、二次和三次冲击后,试样的表面粗糙度平均值...     

激光喷丸强化6061-T6铝合金板料的表面完整性研究

采用数值模拟和实验相结合的方法研究了6061-T6航空铝合金板料经激光喷丸强化后表面形貌、表面粗糙度、表面硬度、残余应力、表面显微组织结构等表面完整性的变化.结果表明激光喷丸后,试样表面喷丸区域的粗糙度降低;激光喷丸过程中冲击波诱导表面显微组织发生变化,位错密度增加,从而使得硬度增加,表面抗塑性变形能力得到提高;受喷板料正反两面均呈现残余压应力分布,最大残余应力值位于喷丸区域表面,厚度方向残余压应力随深度增加而逐渐减小.数值模拟得到的表面微凹坑截面轮廓及残余应力分布与实验结果相一致,表明可以用数值模拟方法对表面完整性进行预测,为激光喷丸过程参数优化和表面质量有效控制提供依据.     

工艺参数对马氏体不锈钢激光冲击区表面轮廓的影响

激光功率密度和搭接率对马氏体不锈钢的激光冲击区的表面轮廓有较大影响.激光功率密度从3.79 GW/cm2到7.25 GW/cm2,冲击区塑性变形程度随功率密度增大而增大,当激光功率密度为6.09 GW/cm2时,冲击区塑性变形程度适中,其残余应力平均值达-569.1 MPa.搭接率试验结果表明,搭接率为33%时,可获得较大面积无挤出的激光冲击区,无挤出区域的塑性均匀,变形深度波动幅度在2μm以内,而且此搭接率下冲击区挤出面积较小,分布具有规律,便于再次冲击以降低冲击区的表面波纹度.     

边界约束条件对薄板激光喷丸诱导残余应力和塑性变形的影响

为研究不同边界约束条件对薄板多点激光喷丸诱导残余应力和塑性变形的影响,采用数值模拟和试验结合的方法对7075铝合金薄板激光喷丸处理进行研究,对比分析了板料在底部全约束和两端夹持两种边界约束条件下的变形形貌和残余应力分布。结果表明:激光喷丸后,板料冲击区域均产生微凹坑;底部全约束的板料经激光喷丸后,未发生整体变形,仍然保持平整状态,而两端夹持的薄板喷丸区域发生了整体向上的凸起变形。两种边界约束条件下,最大残余压应力均出现在板料的冲击表面;底部全约束时的最大残余压应力为299.0 MPa,大于板料两端夹持时的251.6 MPa。在厚度方向上,其残余应力分布也存在着明显差异,底部全约束时,厚度方向上的残余应力分布形式为压应力-拉应力,而两端夹持时的分布形式为压应力-拉应力-压应力。     

激光冲击304不锈钢微观组织和性能研究

采用激光冲击强化改善304不锈钢耐磨性能。利用电子背散射衍射（EBSD）、显微硬度和球磨实验分析了激光冲击前后试样的微观组织和性能,探讨了激光冲击对其磨损性能的影响机理。结果表明,激光冲击304不锈钢后,其比磨损率下降,显微硬度从200 HV提高到260 HV。这是由于激光冲击强化304不锈钢使得材料表层晶粒碎化和大量亚结构形成,同时诱发马氏体相变的共同作用下,提高了304不锈钢的显微硬度,改善了其耐磨性能。     

材料表面形貌对激光冲击强化残余应力的影响

建立材料表面为凹面、凸面和平面的三种有限元模型,研究材料表面形貌对激光冲击强化Ti6Al4V钛合金残余应力的影响。当材料表面曲率半径大于光斑半径时,相对于材料表面为平面的工况,凹面表层产生的残余压应力偏大,并随着凹面曲率半径的减小而增大;凸面表层产生的残余压应力偏小,并随着凸面曲率半径的减小而减小。当材料表面曲率半径小于光斑半径时,凹面或凸面模型的激光冲击强化的残余压应力均不及于材料表面为平面的工况。     

激光冲击对AISI304不锈钢拉伸性能和摩擦磨损性能的影响

采用高能纳秒激光对AISI304不锈钢表面进行冲击强化,测定激光冲击前后AISI304不锈钢的抗拉强度和应力-应变曲线,系统研究了激光冲击增大不锈钢抗拉强度的机理;测量冲击前后的摩擦系数和磨损性能,研究了激光冲击对AISI304不锈钢摩擦磨损性能的影响规律。结果表明:激光冲击纳米晶化AISI304不锈钢表层,从而提高不锈钢的抗拉强度;激光冲击强化提高AISI304不锈钢的磨损性能,略微增大AISI304不锈钢的摩擦系数。     

激光冲击强化对TC17微观组织和表面硬度的影响

为了研究激光冲击次数和冲击能量对TC17钛合金微观组织和表面硬度的影响,采用不同的工艺参量对TC17钛合金进行了激光冲击强化处理。TC17钛合金在激光冲击后,表面形成了剧烈塑性变形和高密度位错,冲击过程中位错发生增殖、塞积、缠结等现象,单脉冲冲击形成的微凹坑的深度最大可达21.4μm;脉冲能量为5J、搭接冲击次数从1次增加到4次时,材料的表面硬度相比母材的增幅分别为8.3%,17.2%,24.3%和24.5%;5J和7J冲击1次时,表面硬度相比母材增幅分别达8.3%和14.2%。结果表明,随着冲击次数和脉冲能量的增加,TC17材料表面硬度随之增加,激光冲击强化使材料表面产生高密度位错,这是其表面硬度增加的关键原因。     

激光冲击奥氏体不锈钢表面的亚结构变化

采用高能短脉宽激光冲击加载技术(LSP)，利用扫描电子显微镜(SEM)，X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等手段，研究了在激光诱导的超高应变率和高于材料动态屈服强度冲击加载条件下，2Cr17Mn15Ni2N奥氏体不锈钢表面亚结构的转变特征和机制。结果表明，冲击区表面结晶度降低，形成大小为0．1～0．5μm的等轴亚晶区以及规则排列的龟裂区；表面硬度显著增加，形变层深0．25mm；此外，在冲击区表层观察到形变滞后退火孪晶、显微带、位错胞、条形亚晶、滑移型层错等亚结构，未发现形变孪晶和ε(α)马氏体相。分析认为，激光诱导的超高应变率是产生奥氏体不锈钢表面特殊亚结构的主要原因。     

飞秒激光旋切不锈钢微孔实验研究

为了解决飞秒激光高脉冲能量冲击打孔中时存在微裂纹等问题,提出了飞秒激光旋切加工方法。本文利用脉宽为120 fs的飞秒激光,选择0.5 mm厚度的304不锈钢进行旋切打孔实验。实验研究了激光旋切加工中离焦量和光楔的相对偏转角对孔直径的影响,以及激光离焦量对微孔锥度的影响。结果表明,随着离焦量的增大,孔径增大,同时锥度会减小后增加,当离焦量为0时,锥度最小为3.5°;微孔直径随之双光楔相对转角的增大而增大。此外实验发现冲击打孔孔壁出现微裂纹而旋切微孔的孔壁出现了纳米周期性条纹。     

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。     

激光对2Cr13冲击韧性影响研究

为了研究激光冲击强化对马氏体不锈钢2Cr13冲击韧性的影响,选用不同激光工艺参数对2Cr13马氏体不锈钢进行激光冲击强化,测定了激光冲击前后的冲击韧性,残余应力,观察了冲击试样的显微组织以及冲击断口。研究结果表明:选择合适的激光功率密度能有效改善材料的冲击韧性,过大的激光功率密度反而降低材料的冲击韧性性能;激光冲击后在表层产生了较高的残余压应力;激光冲击区的材料组织发生碎裂;从冲击断口观察发生了沿晶断裂,激光冲击增加了韧窝的产生,冲击韧性得到了提高。     

碳钢的激光冲击强化研究

利用高功率密度(GW/cm2)短脉冲(ns)激光对45碳钢进行了激光冲击处理,观察了激光冲击处理后45碳钢显微组织和结构的变化,并用扫描电镜对疲劳断口形貌进行了分析。试验结果表明:激光冲击强化能有效地阻止疲劳裂纹的萌生和扩展,45碳钢的疲劳寿命得到较大提高。     

激光脉宽对光学薄膜元件热损伤的影响

纳秒量级及以下脉宽激光致光学薄膜元件的损伤研究持续了几十年,但纳秒量级以上脉宽却很少提及。因此,针对10 ns~1 ms量级区间不同脉宽激光辐照光学薄膜元件产生的热损伤进行了研究,计算了高反膜、增透膜和干涉滤光片三种典型光学薄膜元件的温度场分布,并分析了其激光热损伤特性。结果表明,对于长脉宽激光,热扩散深度大,薄膜损伤的电场效应被削弱,热传导效应在损伤中占据主导地位,损伤可至基底;短脉宽激光损伤对薄膜内部的电场分布更为敏感,损伤发生在温度最高值附近的膜层区域。进而开展了10 ns与1 ms脉宽激光致光学薄膜元件的损伤实验,损伤阈值及形貌特征与温度场计算结果显示的热损伤特性相符。     

激光冲击处理对柴油机曲轴圆角残余应力影响

为了研究激光冲击处理对曲轴连杆轴颈圆角残余应力的影响,采用激光冲击波对曲轴连杆轴颈圆角进行了强化处理,通过X射线衍射法测试了圆角处残余应力的分布规律,对其产生机理进行了分析,研究了激光冲击处理对抗疲劳和磨损性能的影响。结果表明,激光冲击处理后曲轴圆角表面硬度达到了600HV以上,冲击区表层残余压应力达到320MPa。这有利于提高曲轴的磨损性能和疲劳寿命。     

薄板模具钢脉冲Nd:YAG激光熔凝区的几何形状特征

在厚度为 0 .3— 2 .0mm的 5Cr4Mo3SiMnVAl( 0 1 2Al)模具钢和Cr1 2MoV模具钢薄板上 ,采用脉冲Nd :YAG激光进行了激光熔凝实验 ,研究了工艺参数 (脉冲宽度和脉冲频率 )、材质和材料厚度对激光熔凝后熔凝层几何形状特征的影响 ,并用一维解析模型进行了熔化深度的计算。结果表明 :随着脉冲宽度的增加或脉冲频率的减少 ,激光熔凝区的宽度和深度增加 ;Cr1 2MoV模具钢的激光熔化区宽度和深度比 0 1 2Al模具钢的大 ;随着材料厚度的增加 ,激光熔凝区的宽度增加 ,深度减小 ;用一维温度场解析模型进行熔化深度的计算是有效的。激光熔凝工艺参数、材料的热扩散情况和材料的热物性参数的不同是造成上述现象的主要原因     

激光微沉积合金粉末制造薄壁零件的试验研究

为了直接制备出壁厚均匀的精细薄壁零件,试验研究了激光微沉积StelliteF合金粉末的工艺参数对壁厚均匀性及沉积过程稳定性的影响。通过对激光微沉积薄壁的截面组织及形貌的分析表明,沉积过程的热散失条件影响壁厚的均匀性;选择合适选择合适的工艺参数,可沉积出表面粗糙度Ra低于10μm、内部组织致密、厚度均匀(壁厚约0.4mm)的薄壁零件。结果表明,激光微沉积合金粉末技术在细小零件的激光表面改性及高精度小型零件的直接制备方面具有很好的应用开发前景。