激光冲击强化对太阳能热发电用渗铝钢显微组织和高温拉伸性能的影响

目的研究激光冲击强化前后,渗铝321不锈钢的显微组织变化和高温拉伸行为。方法采用固体粉末包埋渗铝法对321奥氏体不锈钢板材拉伸试样进行渗铝处理,制成渗铝钢,再对渗铝钢中间8 mm?25 mm标距段进行双面激光冲击强化处理,激光波长为1064 nm,单脉冲能量为7 J,脉宽为20 ns,冲击次数为1次和3次,圆光斑直径为2.6～3 mm,搭接率50%,黑胶布为保护层,水为约束层,并评价激光冲击前后渗铝钢表面完整性。对渗铝钢在620下进行高温拉伸试验,获得真应力-真应变曲线、屈服强度、抗拉强度以及断后延伸率,并在扫描电镜下观察拉伸断口微观形貌。结果渗铝钢的表面粗糙度和显微硬度随着激光功率密度和冲击次数的增加而提高。激光冲击强化后的渗铝钢表现出更高的屈服强度、抗拉强度和断后延伸率,其中,以6.59 GW/cm2激光密度三次冲击的渗铝钢的高温拉伸性能最佳。激光冲击强化后的渗铝钢高温拉伸断口表现出韧性断裂特征。结论激光冲击强化后,渗铝钢表面发生明显塑性变形,形成了起伏较大的凹坑和凸台,改变了材料粗糙度。表面晶粒细化、位错运动加剧以及位错增殖使得材料表面硬度和激光冲击硬化影响层深度提高;另外,引入的高幅残余压应力的释放能够抵消外加拉应力,延缓表面裂纹的形核和扩展。激光冲击强化显著改善了渗铝钢力学性能。     

渗铝工艺对激光冲击强化效果影响

为了研究高、低温两种渗铝工艺对激光冲击强化效果的影响,对1Cr11Ni2W2MoV和K417两种材料制成的试片分4种状态(表面抛光、渗铝、渗铝+激光冲击强化、激光冲击强化+渗铝)分别进行了振动疲劳对比试验,得到了"渗铝"、"渗铝+激光冲击强化"和"激光冲击强化+渗铝"等三种工艺对材料抗疲劳性能的影响,初步分析了相关机理。结果表明"激光冲击强化+渗铝"工艺在工程应用中具有可行性和优越性。     

激光冲击强化对不锈钢焊接接头拉伸性能的影响

利用激光冲击强化对12Cr2Ni4A不锈钢焊接接头进行处理,比较了激光冲击一次和二次前后焊接接头拉伸性能、显微硬度和表面残余应力.结果表明,12Cr2Ni4A 焊接试件经过二次激光冲击强化后,显微硬度提高了50%,抗拉强度由818.5 MPa提升至863.8 MPa,并且断裂区域由焊接热影响区转移至基体处,焊接试件的拉...     

回火温度对15Cr12MoVN钢拉伸性能及断裂行为的影响

研究了15Cr12MoVN钢室温和高温拉伸性能与回火处理温度的关系,采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法对其拉伸断口形貌和显微组织进行分析。结果表明:随回火温度由700℃增至780℃,15Cr12MoVN钢室温和高温拉伸强度逐渐降低,塑性改善;800℃回火处理引起二次硬化现象,730～780℃回火处理后钢的拉伸性能基本保持稳定,优于700℃和800℃回火处理;各回火温度下的拉伸断口均呈现韧窝型韧性断裂特征。综合考虑拉伸性能和冲击韧性的匹配,适宜于15Cr12MoVN钢的回火温度区间为730～765℃。     

机床传动主轴用40CrNiMo合金钢的热处理工艺研究

研究了等温正火热处理对40Cr Ni Mo主轴用合金钢组织和性能的影响,并研究了不同渗碳热处理工艺参数对显微组织和性能的影响。通过对钢件进行冲击、拉伸、台架试验等性能分析,并确定40Cr Ni Mo主轴用合金钢最佳的渗碳热处理工艺参数。     

激光冲击处理对焊接接头力学性能的影响(Ⅰ)

当短脉冲、高峰值功率密度 (>10 13 W /m2 )的激光辐射金属靶材时 ,就产生高温、高压等离子体 ,该等离子体受到约束层的约束时产生高强度应力波冲击金属表面并向内部传播 ,在材料表面产生应变硬化 ,称这种表面强化技术为激光冲击处理或激光喷丸。激光冲击处理可以提高材料表层硬度、强度 ,并获得比传统的喷丸技术更深的硬化层或残余压应力层 ,从而更有利于材料疲劳性能的提高 ,为研究激光冲击处理在焊后强化方面的应用 ,本文对 1.6 6mm厚的镍基高温合金GH30、1.2mm厚的奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti板材焊缝进行了激光冲击处理 ,对比了激光冲击处理试件和未经激光冲击处理试件焊逢的表层显微硬度、残余应力、抗拉强度和疲劳寿命 ,发现激光冲击处理能提高GH30氩弧焊焊接接头抗拉强度 12 % ,提高 1Cr18Ni9Ti等离子焊接接头疲劳寿命30 0 %以上。     

1Cr12Ni3MoVN钢TIG焊接接头的组织与高温性能

1Cr12Ni3Mo VN(S/SJ2)钢是一种含有12%Cr的低碳马氏体不锈钢,在航空发动机中广泛使用。本文对1Cr12Ni3Mo VN钢板材TIG焊接试样进行了高温瞬时拉伸试验、高温持久拉伸试验以及组织分析,研究了焊接接头的显微组织和高温性能。结果表明:拉伸试验时断裂均发生在热影响区的回火区。用TIG焊接1Cr12Ni3Mo VN钢能获得高温性能良好的焊接接头,其焊接接头的高温抗拉强度为766.7 MPa,与母材相当。高温持久拉伸时焊接接头在500℃、负载400 MPa条件下,蠕变寿命为240.71 h,与1Cr12Ni3Mo VN钢母材在同等条件下的蠕变寿命248.56 h相当。母材与焊接接头高温瞬时拉伸试样、高温持久拉伸试样的断口形貌均为浅韧窝形。室温下母材组织为具有良好综合力学性能的回火索氏体,焊缝组织为铸态的板条马氏体。高温瞬时拉伸及高温持久拉伸后焊缝马氏体组织明显长大,但随高温时间的变长组织长大趋缓,其长大程度变化不明显。     

激光冲击处理对焊接接头力学性能的影响（I）

当短脉冲、高峰值功率密度（＞10^13W/m^2)的激光辐射金属靶材时,就产生高温、高压等离子体,该等离子体受到约束层的约束时产生高强度应力波冲击金属表面并向内部传播,在材料表面产生应变硬化,称这种表面强化技术为激光冲击处理或激光喷丸。激光冲击处理可以提高材料表层硬度、强度,并获得比传统的喷丸技术更深的硬化层或残余压应力层,从而更有利于材料疲劳性能的提高,为研究激光冲击处理在焊后强化方面的应用,本文对1．66mm厚的镍基高温合金GH30、1．2mm厚的奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti板材焊缝进行了激光冲击处理,对比了激光冲击处理试件和未激光冲击处理试件焊缝的表层显微硬度、残余应力、抗强度和疲劳寿命,发现激光冲击处理能提高GH30氩弧焊接接头抗拉强度12％,提高1Cr18Ni9Ti等离子焊接接头疲劳寿命300％以上。     

基于原位观测的Cr5合金钢Hansel-Spittel高温本构模型修正方法及试验验证

为了得到能够准确描述Cr5合金钢的变形行为的高温本构模型,采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行了Cr5合金钢试样的高温拉伸试验,对Cr5合金钢的整个拉伸断裂过程进行了原位观测,获得了Cr5合金钢在温度为800 ～1150℃,应变速率为0.01、0.1、1和5s-1条件下的真应力-应变曲线.采用高速摄像设备对C...     

00Cr12Ti铁素体不锈钢室温拉伸性能研究

试验对00Cr12Ti铁素体不锈钢在室温下的力学性能进行了测试和评定,其中包括热轧态显微组织、拉伸性能和断裂特征以及断口起源等。试验结果表明,00Cr12Ti的室温拉伸断口为韧性断口,微观形貌为不均匀的韧窝聚集,有大小不同的两种韧窝。大韧窝在范性流变的初中期形成并长大,多系由夹杂物成核而形成;小韧窝在范性流变的后期出现,多系由细小碳化物成核而形成。00Cr12Ti铁素体的微观组织为完全的等轴铁素体晶粒,这对其拉伸性能和断裂特征都有较好的影响。     

激光冲击强化对W6Mo5Cr4V2高速钢材料表面性能的影响

目的研究激光冲击强化处理对W6Mo5Cr4V2(M2)高速钢材料表面性能的影响机理,探讨激光冲击强化处理可否作为提高M2高速钢刀具使用寿命的一种手段。方法以铝箔作为表面吸收层、流水作为约束层,采用高功率钕玻璃激光冲击系统对M2高速钢试样进行激光冲击强化处理,然后用砂纸对试样表面打磨,用研磨膏抛光表面,用硝酸酒精溶液浸蚀金相试样。分别用金相显微镜和扫描电镜对被冲击试样强化层的微观组织进行观察及分析,用显微硬度计测量激光冲击前后试样表层材料的显微硬度,用X射线应力测定仪测量激光冲击后试样表面的残余应力。结果当采用的激光波长为1064 nm、激光能量为9 J、光斑直径为3 mm、脉宽12 ns、激光功率密度为12.7 GW/cm~2时,M2高速钢材料强化层中的奥氏体晶粒显著细化,形成位错马氏体与孪晶马氏体的混合组织,M2试样表面硬度较激光冲击处理前提高约6.67%左右。试样表面获得了约1.0 mm深的残余压应力层,最大残余压应力在表层,约为-155 MPa。结论激光冲击强化处理在一定程度上改善了M2高速钢材料的表面性能,有利于提高M2高速钢刀具的切削性能与使用寿命。     

激光冲击消除焊接残余应力

对现有焊接残余应力的理论进行分析,讨论激光冲击处理消除焊接残余应力的可行性,认为短脉冲高峰值功率密度的激光冲击焊接接头产生的等离子体冲击波,可使焊接接头表面产生塑性应变,能有效消除焊接残余拉应力。文章设计了激光冲击强化12Cr2Ni4A钢焊接接头试验,通过选择不同焊接材料和焊接方式,设计了4种焊接状态,分别进行激光冲击强化。试验结果表明,激光冲击强化均能消除氩弧焊和等离子焊等焊接方式的焊接残余拉应力,改善焊接接头表面的力学分布,在选用NAK80焊材和等离子体焊方式时,形成的残余压应力幅值高达884MPa,极大提升了焊接接头的力学性能。     

激光涂覆耐热合金的试验研究

采用２ＫＷＣＯ２激光器对２０Ｃｒ２Ｎｉ４Ｗ钢进行激光涂覆耐热合金，分析测定了激光涂覆层的组织和性能，结果表明，涂覆层和基体实现了冶金结合，涂覆层比基体材料具有很高的高温度和疲劳性能，可以利用激光涂覆耐热合金来提高２０Ｃｒ２Ｎｉ４Ｗ钢穿孔顶头的使用寿命。     

热浸镀Al-Si-Y对S304不锈钢高温性能的影响

通过热浸镀铝方法,对S304奥氏体不锈钢在熔融Al-Si-Y中进行处理。采用SEM,XRD,高温氧化试验及摩擦磨损试验对热浸镀涂层的组织结构及高温性能进行研究。结果表明,热浸镀涂层由富铝层及化合物层组成,富铝层中分布有富Y的Al-Fe-Si-Ni和Al-Si-Fe析出相,化合物由外到内由主要物相为(Fe,Cr)2SiAl7,含Si的(Fe,Cr)Al3以及含Si的(Fe,Cr)Al2的3个亚层组成。高温氧化和磨损试验表明,热浸镀铝后S304不锈钢与原始S304样品相比,抗氧化性能有所改进,耐高温磨损性能明显提高。     

Laser Shock Processing of Metal Sheet and Welded Joints

LASER shock processing uses tense pulse laserinduced the impulsive wave to generate strainhardening,which show dislocation and twin in thesurface of metal in microscope and improvement ofhardness and residual compress stress.LSP can gainmore highly and more deep compressive residualstress layer than those in the case of conventionalpeening,LSP can also keep the smooth surface,whichis more benefit for the improvement of fatigueproperties.With the shocked zone controlled by laser spot,LSPhav…     

金属表面腐蚀层及涂层的激光干式清洗研究进展

激光干式清洗方法,因操作简单、清洗过程易于控制等优点,目前应用最为广泛。重点介绍了激光干式清洗在各种金属材质表面不同腐蚀层和涂层清除中的应用,包括有多种钢材表面的锈层,钢材表面的ZrO2、Cr2O3、Al2O3变性层,热轧钢表面高温氧化层,Ti合金表面富氧α相层,合金钢在H2S环境中腐蚀而形成的硫化层,钢、铝合金、钛合金表面漆层,热压成型钢板表面Al-Si涂层以及航空压缩机Ti合金叶片TiAlN涂层等。分类对比了不同清洗对象所需选用的合适激光清洗工艺参数,如波长、脉宽、频率、功率、扫描速率等。金属材料激光干式清洗多选用波长为1064 nm的纳秒激光器,清洗后表面粗糙度可达1μm,且随着能量输入的升高而增大。锈层的去除主要依靠高温烧蚀作用,变性层是由于产生的热弹性应力而剥离,而漆层和涂层则是由于烧蚀气化、热振动、热冲击等机制实现清洗。最后,对激光清洗技术在国内不同工业领域中的应用前景进行了展望。     

High Temperature Oxidation and Wear Resistance of Y-modified Hot Dipping Aluminized Coating on SCH12 Steel

Microstructures,high-temperature oxidation and wear resistance of hot dipping Al-Si-Y coating on SCH12 heat resistant cast steel were investigated in this study.The aluminized coating was characterized by scanning electron microscopy(SEM),energy dispersive X-ray spectrometry(EDX)and X-ray diffraction(XRD).The results showed that the coating was composed of the Al-rich outer layer and the intermetallics inner layer.In the Al-rich layer,some Y-rich precipitates and Fe-Al-Si-Cr precipitates could be observed.The intermetallics layer presented three layers induced by the increase of Fe,Cr,Ni content and the corresponding decrease of Al,Si content.The oxidation tests were conducted in still air at 850℃for up to 100 h.After oxidation,a top oxide scale composed of mainlyα-Al2O3,Al5Y3O12 was formed on the steel surface.The intermetallics beneath the oxide scale consisted of mainly FeAl and small amount of Fe2Al5 and Cr3Si phase.The mass gain of the coated and uncoated SCH1steel is 0.45 mg/cm 2 and 0.57 mg/cm 2,respectively.The wear resistance was investigated using a high-temperature pin-on-disc tribometer at 650℃.The wear rate for the coated and uncoated steel is 0.45μm 3 /μm.N and 3.01μm 3 /μm.N,respectively.The high temperature wear tests and oxidation tests results demonstrated that the yttrium-modified aluminized specimen had significantly improved high-temperature wear resistance and equivalent oxidation resistance compared with the original SCH12 specimen.     

Microstructure and Mechanical Properties of Ti6Al4VAlloy by Laser Integrated Additive Manufacturing with Alternately Thermal/Mechanical EffectsEI北大核心CSCD

To meet the requirements of the long fatigue life and high reliability of the key components of the aeroengine as well as solve the challenges of"structure control"and"performance control"based on the fact that plastic deformation can effectively eliminate internal stress and close metallurgical defects generated by the thermal effect, a laser integrated additive manufacturing technology with alternately thermal/mechanical effects is developed. In this study, Ti6Al4V alloy was chosen as the research object. The distributions of residual stress and metallurgical defects and the microstructural evolution of the formed components were systematically studied. The effects of surface laser shock peening (LSP) and interlayer LSP without coating (LSPwC) treatments on mechanical properties were investigated using a tensile test. The results showed that after LSP, tensile residual stress was transformed into compressive residual stress. Additionally, laser shock waves could effectively improve the metallurgical defects in selective laser melting (SLM)-formed components. Moreover, high-density dislocation structures and numerous twins in two directions were produced in coarse alpha' martensite by laser shock waves, which jointly promoted the grain refinement of a' martensite. The ultimate tensile strength and elongation of Ti6Al4V fabricated by the laser integrated additive manufacturing technology with alternately thermal/mechanical effects reached 1543 MPa and 15.53%, which are 46.5% and 91.5% higher than those of the SLM-formed components, respectively, yielding a good combination of strength and ductility.