激光淬火+冲击复合强化处理40Cr的实验研究

将激光淬火强化处理后的40Cr钢的强化区域再进行激光冲击强化处理，处理结果表明，复合强化处理后40Cr钢与经激光淬火强化处理区域相比，各项机械性能都得到了大幅提高，其中，硬度提高了10．9％，耐磨性提高了100％，尤其是材料内部残余应力全部变成了残余压应力。     

高频微锻造对45钢激光淬火层表面性能的影响

本文利用超声频微锻造机构对45钢激光淬火层表面进行了微锻造处理。利用OM、SEM观察了微锻造对45钢激光淬火层表面组织的影响;利用显微硬度计与洛氏硬度计研究了微锻造后45钢激光淬火层表面显微硬度,硬化深度方向的显微硬度。结果表明:高频微锻造处理后,45钢激光淬火形成的明显而规则马氏体组织被锻碎,表面晶粒明显细化。表面显微硬度提高了11.4%,激光淬火强化区深度方向的显微硬度影响深度为0.2 mm,其中0.1 mm处硬度提高了10.0%,0.2 mm处提高了4.5%。     

激光能量对激光冲击强化45钢摩擦磨损性能的影响

在不同激光能量(4,6,8 J)下对45钢试样表面进行激光冲击强化,研究了激光能量对试样显微硬度、残余应力、微观结构和摩擦磨损性能的影响。结果表明：随着激光能量的增加,45钢的晶格畸变程度、残余压应力、显微硬度和耐磨性能不断提升。在8 J激光能量下,45钢的表面(211)晶面半高宽、残余压应力和显微硬度分别增加到3.50°,500 MPa, 345 HV,摩擦因数和磨损质量损失分别减小到0.61和157 mg,同时磨损表面剥落物最少,犁沟的深度和宽度最小。45钢摩擦磨损性能的提升与激光冲击强化诱导的高密度位错结构和高幅值残余压应力有关。     

激光淬火处理对灰铸铁残余应力与耐磨性能的影响

利用CO2激光对HT200铸铁进行了表面淬火处理,对其微观显微组织和显微硬度进行了分析,用X-350A型应力测试仪测定了其残余应力和残余奥氏体的分布,并进行了耐磨性试验.结果表明,激光淬火后HT200显微硬度由HV250提高到HV530,表面残余应力均为压应力,其值在-300 MPa以上;耐磨性能明显得到提高,并随残余压应力的增加而增大,将有利于提高HT200材料的使用寿命;激光淬火处理诱发的残余奥氏体有利于抑制裂纹的扩展,提高材料的耐磨性能.     

模具钢激光表面强化研究

用大功率CO2激光器对CrWMn钢表面进行激光强化处理,对激光淬火层的组织进行了分析,对淬火层的硬度进行了测试。结果表明,激光淬火层组织显著细化,硬度明显高于基体硬度。通过正交试验和极差分析,系统考察了激光强化工艺参数对CrWMn钢基体显微硬度的影响,获得了最佳强化处理工艺参数,并讨论了激光表面强化机理。     

激光强化金刚石锯片基体机理研究

金刚石圆锯片在激光辐射作用后所造成的超级淬火区,这些淬火表面硬度很高,呈现细晶组织晶粒,激光强化基体时,存基体表面将产生一定的残余应力,其应力大小及其在强化层方向上的分布性质上取决于激光辐射的功率密度,金刚石锯片基体经过激光表面强化处理后,强化后组织和压缩残余应力相叠加的结果使基体的疲劳强度有很大的提高。     

模具刃口的激光淬火试验与数值模拟

以常用的45钢制作的试件模拟模具刃口,对其进行激光淬火试验,试验测量相变区的硬度、深度和宽度,通过硬度值估测淬硬层的深度,并将此深度作为数值模拟的验证依据.建立相应的计算模型,对试验过程进行模拟计算,得到试件在激光淬火后的应力场分布与位移场分布.结果表明:试件在激光淬火后表面硬度达到了模具钢的使用要求,且变形很小,相对试件的几何尺寸可以忽略不计;在热应力和相变应力的共同作用下,试件表层存在较为复杂的残余应力分布,选取合适的激光工艺参数可以达到预期的性能要求;为激光淬火的实际应用提供了参考依据.     

大模数齿轮宽带激光淬火

提出了激光热处理一个新的应用领域——采用宽带激光淬火对大模数齿轮进行表面强化处理,有效地防止齿面大块剥落的失效。试验在几种不同激光淬火工艺下进行,选取最佳工艺,并得出在其工艺处理下的性能及组织特征:硬化层深1.2～1.4mm,宽20mm,表面硬度HRC55～60,心部硬度HRC30～35、硬化层组织为细晶混合马氏体相少量残余奥氏体,心部为细回火索氏体。在整个硬化层中获得较高的残余压应力,其值在267～425MPa之间,并分析讨论了这些特性对防止大模数齿轮失效所起到的有效作用。     

喷丸与激光喷丸强化高强度钢对比试验

为了考察和对比喷丸(SP)和激光喷丸(LSP)2种表面强化技术对金属零件的强化效果,以30CrMnSiNi2A钢为试样,进行喷丸和激光喷丸强化处理试验。试验结果显示,2种强化试样的残余压应力和硬度都有较大的提高。分别测定了喷丸强化和激光喷丸强化试样在同一应力水平下的疲劳寿命,并运用扫描电镜分析了两者的疲劳断口。试验结果表明,激光喷丸强化试样中值疲劳寿命是喷丸强化试样的1.11~2.75倍,激光喷丸强化比喷丸强化在提高金属零件表面性能方面的效果更佳。     

分离机中不锈钢碟片表面处理工艺的选择

文中介绍了激光淬火与氮化处理的两种表面复合处理工艺方案:激光-氮化复合处理和氮化-激光复合处理。以离心式分离机中4Cr13不锈钢碟片为试验材料,用两种不同的工艺方案对4Cr13钢试样进行表面复合强化处理。根据所得硬度分布曲线和硬化层深度比较表,分析了激光淬火与氮化处理的不同组合顺序对材料表面硬化层硬度分布和硬化层深度的综合影响效果,最后得出采用氮化-激光复合处理工艺方案可以达到试样表面复合强化处理工艺要求。     

MARTENSITE TRANSFORMATION MICROSTRUCTURE OF 40Cr STEEL COMPLEXLY INDUCED BY LASER SHOCK

40Cr steel is laser quenched by the NEL-2500A rapidly axial flow CO2 laser. Then the martensite induced by laser quenched is shocked by Nd:YAG laser again. Through comparing and analyzing the appearance and size of martensite,the dislocation density in microstructure between the treated zones by laser quenched and by laser quenched plus laser shock,the following results are shown: The second martensite obtained by laser compound treatment is more finer compared with those obtained by laser quenched; In the hardened zones obtained by compound treatment,a lot of slender second twin crystal martensites are induced; A lot of more high density dislocation tangles and cellular dislocations are generated. From the transmission electron microscope (TEM) micrograph after compound treatment,there are not only long lath and short nubbly martensites arranged in cross direction,but also massive nubbly and small short nubbly martensites arranged in longitudinal direc-tion. Some martensites look like the broken blocks of quenched martensites. These new martensites are inserted transversely in the quenched martensites with large tangle. And they make quenched martensites break into pieces. Compared with the quenched martensites,the size of fresh martensites are smaller,about 0.3～0.5μm.     

表面熔覆铝合金疲劳性能的影响因素

对铝合金试样表面进行激光熔覆处理，分析激光熔覆层的显微组织，并对熔覆试样和基材试样进行疲劳寿命对比实验。结果表明，表面激光熔覆会显著降低材料的疲劳性能，在99％可靠度的前提下，熔覆试样的安全寿命约为基材试样的27％。其主要影响因素有，熔覆层底部的枝晶、重熔区内的缺陷和熔覆层内的拉应力。     

Thermal stress developed during the laser cutting process: consideration of different materials

The laser cutting of metallic substrates results in the development of thermal stresses around the cut edges. Depending on the cutting speed, laser power intensity, and material properties, stress levels reaching and exceeding the yielding limit of the substrate material can result. In the present study, the laser cutting situation is simulated and temperature as well as thermal stress fields are computed for steel, Inconel 625, and Ti-6Al-4V alloy. The cutting speed of the laser is considered to be constant and a constant temperature heat source with a focused spot diameter is assumed along the kerf surface at the cut edge, resembling the laser heat source. The equations for energy and thermal stresses are solved numerically using the finite element method (FEM). It is found that the temperature decays sharply in the vicinity of the cut edges and that the equivalent stress attains high values in this region. Inconel 625 results in the highest thermal stress levels in the vicinity of the cut edges and is then followed by steel and titanium alloy.     

TiN涂层刀具的抗热冲击性能

采用激光照射的方法研究了TiN涂层刀具的抗热冲击性能,并用有限元的方法计算了TiN涂层刀具在激光照射过程中产生的应力分布.结果表明:利用激光照射的方法研究涂层刀具的抗热冲击性能是可行的,将激光的临界功率密度作为评价涂层刀具抗热冲击性能的参数;涂层在激光照射过程中产生的压应力作用下发生失稳翘曲,进而导致裂纹的产生.试验结果和有限元计算结果吻合良好.     

Photoelastic observation of stress distributions in laser cleaving of glass substrates

Photoelastic observations of thermal stress were conducted during the separation of glass substrates by thermal stress cleaving with a laser. A polariscope system was built in the laser cleaving system for observation during laser cleaving, and isochromatic and isoclinic fringe patterns were studied to analyze the thermal stress induced by laser irradiation. The proposed method allows for the visualization of stress asymmetry that decreases the process accuracy, and for the detection of crack stagnation which decreases the process reliability.     

BT20钛合金薄板激光焊接头疲劳性能研究

对BT20钛合金薄板激光焊接头的疲劳性能进行试验研究，测试不同应力水平下的疲劳寿命，得到BT20钛合金薄板母材、激光焊接头和活性激光焊接头的中值疲劳寿命，并得到激光焊接头99％可靠度和95％置信度水平上的安全疲劳寿命，分析激光焊和活性激光焊方法对接头疲劳寿命的影响。研究结果对在航空工业中采用激光焊方法制备可靠的接头和结构具有参考意义。     

淬火45钢激光微加工工艺试验研究

采用激光表面微造型技术(LST),利用"单脉冲同点间隔多次"激光微造型工艺,在淬火45钢试样表面进行激光微造型工艺试验。主要进行脉冲重复次数与凹腔深度、脉冲重复频率与扫描速度对加工质量影响的试验研究,分析激光参数对加工质量的影响规律,得到了较优化的激光工艺参数组合。     

微锻造作用下激光熔覆实验研究与建模分析

激光熔覆是利用高能束激光热源辐射熔覆层和基材表面,使之熔化并迅速凝固,从而显著改善基材性能的一种新的工艺方法.由于熔覆层和基材的物理特性不一样,激光熔覆过程中必然产生热应力,其形态表现为拉应力.熔覆层表面在拉应力的作用下出现裂纹,严重影响了试件的质量.通过实验与建模,分析了熔覆层的应力类型,阐明了裂纹的形成机理,同时对试件进行预热和对熔覆层作微锻造处理,从机理和数学模型两个方面,论证了对熔覆层进行微锻造可以减少或消除熔覆层的拉应力,控制裂纹的产生.     

钢和铸铁激光相变硬化层的残余应力研究

对钢和铸铁中激光相变硬化引起的残余应力现象进行了研究。结果表明，激光相变硬化层中的残余压应力是普遍存在的现象。激光能量密度Ｐ／Ｄ_ｂ~ｖ对残余应力的大小有很大影响，且对具有不同原始组织的材料，影响的规律也不同。推导了激光相变硬化层的残余应力公式，并对实验结果进行了分析讨论。