基于XRD的薄膜界面结合强度试验研究

利用X射线衍射技术（XRD）分析了薄膜结合界面应力及其变化规律，通过对薄膜界面结合状态的检测，建立了X衍射法测量薄膜界面结合强度的原理、方法与过程。其检测界面结合强度方法可对薄膜试样进行非接触检测，适用于晶体或多晶体薄膜的界面结合强度测量，是一种研究无损检测薄膜结合强度的试验新方法。     

304不锈钢表面激光熔覆Ni60/石墨/MoS_2复合涂层组织

针对国内核电站再热双阀组阀杆表面乙炔气堆焊Co Cr W制备耐磨焊层无法满足60年服役寿命要求的问题,在阀杆材料(304不锈钢)表面激光熔覆Ni60/石墨/Mo S2复合涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度检测等技术研究了熔覆层组织结构、相组成、显微硬度。结果表明,试样C2熔覆层从底部到顶部,熔覆层晶体依次为:平面晶、胞状晶、胞-树枝状晶、柱状树枝晶、等轴树枝晶,且平均硬度最高,为990 HV0.3。随着激光功率的升高,各类熔覆层硬度的波动幅度逐渐减小,硬质相的分布也随之越来越均匀。     

激光织构工艺对铜表面红外激光吸收率的影响

目的高功率红外激光进行铜构件加工时,激光吸收率低是阻碍其工业加工、影响加工质量的重要因素,因此拟通过皮秒激光织构预处理工艺,将铜表面红外激光吸收率从低于10%提高至70%以上。方法从改变铜表面特性着手,利用精密微细加工系统进行凹槽织构处理,通过共聚焦显微镜和扫描电镜对20%～50%激光功率、20～90次扫描次数下的织构特征进行分析,通过反射率检测仪对不同织构下铜表面的红外激光吸收率进行测试。结果相比原始铜板,织构后铜表面红外激光吸收率有了大幅提高,且十字凹槽织构工艺下的吸收率高于同参数下的平行凹槽织构。在30%激光功率、60次扫描次数的工艺下,形成深度44mm、间距50mm、表面粗糙度12.15mm、倾角75°的十字凹槽织构,铜表面红外激光吸收率达86.75%。结论织构深度、表面粗糙度、氧化物是影响吸收率的重要因素,经过"周期性微米级织构-相爆炸喷溅颗粒物-形成黑色CuO层"三个过程,对应"光自陷织构-表面喷溅颗粒物-CuO层"三步吸收,织构工艺能够将铜表面红外激光吸收率提高近9倍。     

高斯激光辐照下膜基系统的温度场和应力场的瞬态分析

本文根据加载激光的工艺参数以及薄膜、基体的材料特性,建立了薄膜与基体的有限元模型,对高斯激光在加载在薄膜表面后的温度场进行有限元模拟,获得膜基系统中温度随时间的变化关系以及薄膜界面结合处的温升规律。并在此基础上根据薄膜和基体的热膨胀性能,进行薄膜和基体的应力场模拟,获得了膜基系统的应力场随时间的变化关系。模拟结果表明：在激光加载过程中,薄膜和基体中的温度场随着时间增加,由于热传导系数的差异在薄膜和基体之间产生温差。在膜基系统中产生的应力场主要集中在薄膜内部,膜基界面结合处产生的应力较大会导致薄膜的脱粘。模拟结果定性地反映了薄膜和基体中温度和热应力的变化规律,为分析激光划痕法的作用过程提供了一定的理论依据,对研究膜基系统失效进程具有重要意义。     

界面结合强度激光划痕测量新方法

薄膜-基体界面结合性能是直接关系到膜基体系最终使用性能和可靠性的关键因素和首要指标.在分析界面结合强度划痕试验法和激光层裂法的研究与应用现状的基础上,提出了界面结合强度红外激光划痕和远紫外线激光划痕测量新方法,并分析了其技术优势.最后研究了激光划痕机理和相关的界面结合状态诊析技术.     

红外激光划痕涂层的应力应变理论分析

为研究涂层的热应力和应变与涂层结合强度之间的关系,对红外激光划痕后的涂层的热应力应变进行了理论分析,建立了涂层的热应力理论模型和应变公式.红外激光划痕涂层的试验结果表明,激光划痕后涂层在沿其厚度方向上的应变量有明显的突变过程,突变点的位置即是涂层从基体脱离下来的临界位置;激光划痕时涂层的剥离应力随涂层的温度增大而增大,并会呈现出两个阶段过程变化,进而说明了两个阶段之间的转折点反映了涂层结合强度的大小.     

WC硬质合金管螺纹梳刀应力常数的实验研究

用X-350A新型X射线衍射仪以等强梁加载法测定了WC硬质合金管螺纹梳刀等强梁的σp-σ’关系.从σp-σ'关系曲线中求出的应力常数和理论计算得出的应力计算值,基本一致.测定结果与日本材料学会测出的相应材料应力常数相接近.     

热处理和激光冲击对2Cr13马氏体不锈钢冲击韧性的影响

采用冲击试验机、X射线应力检测仪、光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)等仪器观察和分析了2Cr13不锈钢在920℃～970℃温度下淬火、700℃回火与激光冲击(LSP)复合处理后的冲击韧性、残余应力、金相组织和断口形貌。结果表明,随着淬火温度的升高,2Cr13钢的冲击韧性为先增加后减少;尤其是在淬火温度为940℃、回火700℃热处理后,LSP强化得到的冲击韧性最高。在这种条件下,其残余压应力相比其他热处理的残余应力要稍高,冲击断口断裂为准解理与韧窝的混合型断裂。     

激光冲击调整5B05铝合金残余应力状态的模拟仿真

开展了激光冲击波调整表面残余应力(主应力)状态的模拟仿真与实验研究。以ABAQUS为平台,建立了激光冲击5B05铝合金的有限元分析模型,研究了激光冲击参数对5B05铝合金激光冲击处理残余应力场的影响。模拟结果表明:随着冲击次数的增加,表层残余压应力逐渐增大,当冲击次数为3次时,增加并不明显,说明表面峰值残余压应力趋于饱和;在冲击压力一定的条件下,表面残余应力随光斑直径增大而增大,半径增加至一定程度后表面峰值残余压应力增幅会达到最小,基本保持不变。通过实验与模拟结果对比发现,尽管实验值与模拟结果存在一定的误差,但总体趋势一致,说明建立有限元模拟模型结构有效可行。     

激光冲击强化区的残余应力测试分析

用高重复率钕玻璃激光器,对QT700-2进行了激光冲击强化处理,利用X-350A残余应力测试仪对QT700-2激光冲击强化区残余应力进行了测试,结果显示经激光冲击处理后试件表面具有较高的残余压应力,可达-200Mpa以上;分析了表面残余应力及沿层深方向残余应力的分布情况。对激光冲击强化处理技术的实际工程应用具有指导性意义。