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激光冲击强化对FV520B钢疲劳寿命的影响
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作者 金丹 刘壮 +2 位作者 郭超越 李卓群 孙梦莹 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期280-286,共7页
为提高叶轮的使用寿命,对叶片的抗疲劳性能提出了更高的要求,激光冲击强化(LSP)处理是提高材料抗疲劳性能的重要途径。针对FV520B钢棒状试样进行LSP试验和不同应变幅值下的单轴低周疲劳试验,并进行疲劳寿命预测。结果表明,LSP后试样的... 为提高叶轮的使用寿命,对叶片的抗疲劳性能提出了更高的要求,激光冲击强化(LSP)处理是提高材料抗疲劳性能的重要途径。针对FV520B钢棒状试样进行LSP试验和不同应变幅值下的单轴低周疲劳试验,并进行疲劳寿命预测。结果表明,LSP后试样的表面硬度由330 HV提升至490 HV,且LSP后试样表面产生约−90 MPa的残余压应力。相比于未冲击试样,LSP试样的疲劳寿命均有所提高,±0.5%应变幅值下试样的疲劳寿命提高132.2%。SEM结果表明,LSP后试样表面产生的残余压应力抑制了疲劳裂纹的萌生和扩展,裂纹萌生位置由试样表面向次表面转移,且疲劳条纹的间距和韧窝尺寸减小,从而延长了试样的疲劳寿命。采用Manson-Coffin方程针对光滑试样和LSP试样进行疲劳寿命预测,总的来说,对于光滑试样预测结果与试验结果吻合较好;对于LSP试样,预测的疲劳寿命偏保守。考虑残余压应力的影响针对Manson-Coffin方程进行修正,得到了较好的预测结果。研究结果可为FV520B材料LSP处理工艺和疲劳失效研究提供理论依据。 展开更多
关键词 激光冲击强化 低周疲劳 残余应力 疲劳断口 疲劳寿命预测
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激光冲击强化对镍基单晶高温合金SRR99组织及性能的影响
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作者 何佳琪 乔红超 +3 位作者 张楠楠 赵吉宾 陆莹 杨玉奇 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期146-155,共10页
目的解决镍基单晶高温合金航空发动机涡轮叶片在服役时发生表面损伤的问题,探究激光冲击强化对镍基单晶高温合金SRR99的强化变形机制。方法采用高功率(8J)短脉冲激光分别对试样进行1、2、3次表面强化,使用白光干涉仪、显微硬度仪、X射... 目的解决镍基单晶高温合金航空发动机涡轮叶片在服役时发生表面损伤的问题,探究激光冲击强化对镍基单晶高温合金SRR99的强化变形机制。方法采用高功率(8J)短脉冲激光分别对试样进行1、2、3次表面强化,使用白光干涉仪、显微硬度仪、X射线分析仪对强化前后的镍基单晶高温合金试样表面形貌、粗糙度、显微硬度、残余应力进行测试,通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪分析激光冲击强化对镍基单晶高温合金微观组织和物相组成的影响。结果经过1、2、3次激光冲击后,单晶高温合金试样表面发生了塑性变形,表面凹坑随着冲击次数的增加逐渐加深,表面粗糙度分别为1.566、1.868、2.265μm,显微硬度分别增加了15.3%、25.8%、32.1%,表面残余压应力分别提高为–790、–870、–917MPa。经强化后,试样表层形成了畸变层,γ′相的面积和体积分数均增大,合金未发生相变,但两相发生了严重的晶格畸变,晶格常数和晶面间距的变化导致两相晶格发生失配,经强化后在试样表层γ′强化相、γ通道、γ/γ′界面观察到大量位错结构,此外还观察到贯穿γ′相、γ相的位错滑移带和致密的位错网络。结论激光冲击强化技术可使镍基单晶高温合金SRR99发生塑性变形,在其表层内部形成高密度位错网络结构,加工硬化效果显著,提高了基体表面的显微硬度和残余应力。 展开更多
关键词 激光冲击强化 单晶高温合金 力学性能 残余应力 微观组织
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激光冲击强化对外物损伤叶片前缘的疲劳强度影响研究
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作者 陆炜鑫 胡殿印 +5 位作者 鄢林 毛建兴 郭小军 单晓明 张永康 王荣桥 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期201-209,共9页
为研究激光冲击强化对某型离心叶轮外物损伤后疲劳强度的影响,设计了反映真实叶片前缘部位的特征模拟件,并结合空气炮法模拟外物损伤,对比有/无激光冲击强化模拟件的高周疲劳试验结果,发现经激光冲击强化处理后,模拟件的疲劳强度提高约... 为研究激光冲击强化对某型离心叶轮外物损伤后疲劳强度的影响,设计了反映真实叶片前缘部位的特征模拟件,并结合空气炮法模拟外物损伤,对比有/无激光冲击强化模拟件的高周疲劳试验结果,发现经激光冲击强化处理后,模拟件的疲劳强度提高约37%。同时,开展了激光冲击强化以及外物损伤后的残余应力/应变场数值仿真,结合Kitagawa-Takahashi(K-T)图法建立了考虑外物损伤与激光冲击强化的疲劳强度预测方法,与试验结果相比平均误差为7.3%,验证了方法的有效性。 展开更多
关键词 离心叶轮 叶片前缘 外物损伤 激光冲击强化 疲劳强度 K-T图法
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TC21钛合金回转体部件激光冲击强化残余应力数值模拟研究
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作者 刘仁志 孙汝剑 +4 位作者 张永鑫 崔向中 曹子文 郭伟 陈凯 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第18期73-81,共9页
针对某型飞机机身用TC21钛合金回转体部件激光冲击强化残余应力分布问题,采用有限元数值模拟方法系统研究了搭接率、激光能量、冲击次数对其径向、周向及轴向残余应力分布的影响。研究结果表明,激光冲击强化对残余径向应力几乎无影响,... 针对某型飞机机身用TC21钛合金回转体部件激光冲击强化残余应力分布问题,采用有限元数值模拟方法系统研究了搭接率、激光能量、冲击次数对其径向、周向及轴向残余应力分布的影响。研究结果表明,激光冲击强化对残余径向应力几乎无影响,仅对周向和轴向残余应力影响明显。低搭接率激光冲击下回转体芯部存在明显的应力集中,但会随着搭接率的增加而改善。激光冲击在回转体内部诱导的残余应力层深度对激光能量和搭接率不敏感,仅在提高冲击次数时出现一定的增加。TC21钛合金回转体部件最佳激光冲击强化工艺应选用50%搭接率和2次冲击,但激光能量需要根据部件的实际服役应力情况而定。 展开更多
关键词 激光冲击强化(LSP) 残余应力 数值模拟 TC21钛合金 回转体部件
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激光冲击强化对ZL205A铝合金组织及性能的影响
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作者 邢泽宙 鲁辉虎 +5 位作者 沈兴全 辛志杰 赵宇芳 秦皓 韩建杉 杨冰 《精密成形工程》 北大核心 2024年第8期77-84,共8页
目的研究激光冲击强化处理对ZL205A铝合金表面完整性和力学性能的影响规律,改善材料的残余应力状态,提高材料的力学性能。方法利用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪对激光冲击前后试样的表面形貌与微观组织进行分析,通过... 目的研究激光冲击强化处理对ZL205A铝合金表面完整性和力学性能的影响规律,改善材料的残余应力状态,提高材料的力学性能。方法利用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪对激光冲击前后试样的表面形貌与微观组织进行分析,通过显微硬度、纳米压痕和拉伸性能测试方法,对ZL205A铝合金激光冲击处理前后试样的硬度、纳米硬度和拉伸性能进行评价。结果ZL205A铝合金经过激光冲击处理后,表面粗糙度增加至(3.798±0.46)μm,同时在表层形成深度约为5μm、平均晶粒尺寸为100nm的纳米级晶粒,形成梯度结构。在基体表层引入了较大的残余压应力,最大残余应力达到–140.2MPa,表面显微硬度由(146.6±5.64)HV0.1增加至(173.8±8.87)HV0.1,经过纳米压痕测试可知,材料截面最大弹性模量为2.49GPa,极限抗拉强度、屈服强度、延伸率均增加,材料的力学性能得到提高。结论激光冲击强化处理使ZL205A铝合金表层发生塑性变形,细化了表层晶粒组织,提高了ZL205A铝合金基体的残余压应力、显微硬度、弹性模量,并有效提高了ZL205A铝合金的力学性能。 展开更多
关键词 ZL205A铝合金 激光冲击强化 表面形貌 微观组织 残余应力 力学性能
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激光冲击强化后航空发动机疲劳寿命精准度量研究
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作者 徐力君 邱伊健 谭景磊 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第8期197-202,共6页
激光冲击强化可以提升航空发动机表面强度、增强材料韧性。然而,航空发动机处于复杂的工作环境,疲劳寿命受到多个因素的影响。尤其是在激光冲击强化后,材料性能参数变化较大,导致航空发动机疲劳寿命度量难度增加,因此,提出激光冲击强化... 激光冲击强化可以提升航空发动机表面强度、增强材料韧性。然而,航空发动机处于复杂的工作环境,疲劳寿命受到多个因素的影响。尤其是在激光冲击强化后,材料性能参数变化较大,导致航空发动机疲劳寿命度量难度增加,因此,提出激光冲击强化后航空发动机疲劳寿命精准度量方法。首先,分析航空发动机激光冲击强化工作原理,根据疲劳损伤理论与Von-Mises屈服准则建立航空发动机疲劳损伤函数。然后,结合疲劳损伤函数与灰色关联度分析法对影响发动机疲劳寿命的多因素展开权值分析得到航空发动机疲劳指标,从而实现航空发动机疲劳寿命的精准度量。实验结果表明,所提方法能够实现对航空发动机疲劳寿命退化轨迹的精准监测,可以精准分析发动机表面疲劳寿命的分布情况,说明该方法的航空发动机疲劳寿命度量结果更为精准。 展开更多
关键词 激光冲击强化 航空发动机 疲劳损伤理论 Von-Mises屈服准则 疲劳损伤函数 灰色关联度分析法
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激光冲击强化对Ti-6Al-4V榫齿结构高低周复合疲劳性能的影响
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作者 牛志强 门豪杰 +4 位作者 史淑艳 曹子文 周文龙 陈国清 付雪松 《失效分析与预防》 2024年第4期233-241,295,共10页
为了探究激光冲击强化对Ti-6Al-4V合金榫齿结构高低周复合疲劳行为的影响,本文对经过激光冲击强化处理的Ti-6Al-4V榫齿结构的表面完整性特征和高低周复合疲劳性能进行测试。结果表明:相比于未经过激光冲击强化处理的原始榫齿结构,激光... 为了探究激光冲击强化对Ti-6Al-4V合金榫齿结构高低周复合疲劳行为的影响,本文对经过激光冲击强化处理的Ti-6Al-4V榫齿结构的表面完整性特征和高低周复合疲劳性能进行测试。结果表明:相比于未经过激光冲击强化处理的原始榫齿结构,激光冲击榫齿结构的高低周复合疲劳寿命提高729%。激光冲击改变了榫齿结构接触区域的微动磨损特征。原始榫齿结构表现为大尺寸的脱层磨损坑,坑底部诱发微裂纹并向基体内扩展,而激光冲击榫齿结构表现为小尺寸脱层薄片。此外,激光冲击还降低榫齿结构的疲劳裂纹扩展速率。激光冲击强化抗高低周复合疲劳作用显著,这主要归因于激光冲击强化层改变疲劳裂纹萌生方式,并抑制裂纹早期扩展。 展开更多
关键词 激光冲击强化 高低周复合疲劳 TI-6AL-4V 残余压应力
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连续激光辅助激光冲击强化后TC4钛合金板的残余应力分布
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作者 徐龙洁 黄秉汉 +2 位作者 叶一璇 罗臻 叶畅 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期90-94,共5页
对TC4钛合金板进行不同功率(40~100W)连续激光加热背面辅助脉冲激光冲击正面的强化处理,通过与未强化和传统激光冲击强化试样进行对比,研究了连续激光辅助冲击及连续激光功率对试样温度、物相、硬度和深度方向残余应力分布的影响。结果... 对TC4钛合金板进行不同功率(40~100W)连续激光加热背面辅助脉冲激光冲击正面的强化处理,通过与未强化和传统激光冲击强化试样进行对比,研究了连续激光辅助冲击及连续激光功率对试样温度、物相、硬度和深度方向残余应力分布的影响。结果表明:随着连续激光功率增大,连续激光辅助激光冲击强化试样背面温度呈线性升高,正面温度升高但趋势变缓并趋于平稳,且温度升高未引发TC4钛合金相变;相较未强化和传统激光冲击强化试样,连续激光辅助激光冲击强化试样的正面硬度、表面残余压应力和残余压应力影响层深度增加;试样硬度不受连续激光功率影响,但残余压应力和残余压应力影响层深度随连续激光功率增加呈先增加后减小的趋势,当连续激光功率为60W时达到最大,分别为431.4MPa,470μm。 展开更多
关键词 激光冲击强化 连续激光功率 TC4钛合金 残余应力
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多点激光冲击强化50CrVA合金钢残余应力场的数值模拟
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作者 李晖 王宝钢 +1 位作者 蔡敏 杨军胜 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期85-92,共8页
基于ABAQUS/Explicit软件模块的显示动态分析方法,建立50CrVA合金钢激光冲击强化的有限元模型,对单点圆形光斑下松弛持续时间的收敛性进行研究,确定松弛持续时间,采用有限元模拟方法研究了圆形光斑多点激光冲击强化后冲击区域的残余应... 基于ABAQUS/Explicit软件模块的显示动态分析方法,建立50CrVA合金钢激光冲击强化的有限元模型,对单点圆形光斑下松弛持续时间的收敛性进行研究,确定松弛持续时间,采用有限元模拟方法研究了圆形光斑多点激光冲击强化后冲击区域的残余应力分布,并与试验结果进行对比;采用该模拟方法分析了圆形和方形光斑单点激光冲击强化过程中应力波的分布与强化后残余应力的分布,以及多点激光冲击强化时激光功率密度、光斑形状对残余应力场的影响。结果表明:确定的松弛持续时间为0.0001 s;模拟得到圆形光斑多点激光冲击强化后残余压应力随深度的增大而减小,变化趋势与试验结果基本吻合,最大残余压应力的相对误差为6.8%,验证了有限元模型的准确性;在相同能量输入条件下,光斑的形状不会影响单点激光冲击强化后的残余应力场;随着平均激光功率密度的增加,最大残余压应力均增大;方形光斑多点激光冲击强化后的最大残余压应力(704 MPa)略高于圆形光斑多点激光冲击强化(692 MPa),方形光斑和圆形光斑多点激光冲击强化后的表面残余应力波动率分别为10.9%,12.9%,方形光斑多点激光冲击强化后的残余应力分布更均匀。 展开更多
关键词 多点激光冲击强化 50CrVA合金钢 光斑形状 残余应力 有限元模拟
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飞秒脉冲激光冲击强化中等离子体压力时空演化规律
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作者 倪辉 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期116-124,共9页
为研究飞秒脉冲激光冲击强化中等离子体压力时空演化规律,利用考虑电子态密度(DOS)效应的模型计算了电子热容和电声耦合系数随电子温度的演化规律,并与采用QEOS(quotidian equation of state)模型计算结果进行了对比;提出DOS飞秒脉冲激... 为研究飞秒脉冲激光冲击强化中等离子体压力时空演化规律,利用考虑电子态密度(DOS)效应的模型计算了电子热容和电声耦合系数随电子温度的演化规律,并与采用QEOS(quotidian equation of state)模型计算结果进行了对比;提出DOS飞秒脉冲激光冲击强化模型,计算得到电子温度、晶格温度、等离子体羽位置时间演化规律和等离子体压力时空演化规律,并与QEOS飞秒脉冲激光冲击强化模型结果进行了对比。结果表明:DOS飞秒脉冲激光冲击强化模型计算得到的等离子体羽位置随时间的演化规律与实验结果吻合程度更好;增加激光能量或功率密度、考虑电子DOS效应会增加电子、晶格温度和等离子体压力。 展开更多
关键词 飞秒脉冲激光冲击强化 双温度方程 态密度 等离子体压力 电子热容 电声耦合系数 等离子体羽位置 电子温度 晶格温度
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2A12铝合金方形光斑激光冲击强化残余应力场研究
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作者 巩志鑫 张朕 +2 位作者 贾梦瑜 李梦浩 刘福寒 《河北工业大学学报》 CAS 2024年第5期59-67,共9页
为了分析以2A12铝合金为代表的航天铝合金在激光冲击强化后表面和内部残余应力的分布,采用数值模拟的方法对2A12铝合金进行了方光斑激光冲击强化后的残余应力场计算,得到了不同激光参数下的残余应力场分布曲线。研究发现,在脉冲宽度为10... 为了分析以2A12铝合金为代表的航天铝合金在激光冲击强化后表面和内部残余应力的分布,采用数值模拟的方法对2A12铝合金进行了方光斑激光冲击强化后的残余应力场计算,得到了不同激光参数下的残余应力场分布曲线。研究发现,在脉冲宽度为10 ns、光斑尺寸为4 mm的固定参数下,单光斑激光冲击强化在峰值压力为1800 MPa时残余应力分布最优,最大残余应力值为-242.1 MPa。冲击强化两次获得了最佳残余应力分布,其残余应力最大值为-403.8 MPa。此外,在多光斑激光冲击强化中,利用60%的光斑重叠率可以在表面和深度方向上产生最佳的残余应力分布。本模型模拟结果与已有实验数据吻合较好,可为实际方形光斑激光冲击强化铝合金实验提供理论指导。 展开更多
关键词 方形光斑 激光冲击强化 2A12铝合金 数值模拟 残余应力场
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不同波长激光冲击强化力学效应数学模型构建
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作者 王亚敏 杨广宾 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第8期230-234,共5页
为实现更好的强化效果,克服强化后表面形貌不够均匀等问题,设计不同波长激光冲击强化的力学效应数学模型。使用Johnson-Cook模型构建金属构件的材料本构模型,对基础材料模型加载激光冲击波压力,以激光冲击强化原理为依据,构建不同波长... 为实现更好的强化效果,克服强化后表面形貌不够均匀等问题,设计不同波长激光冲击强化的力学效应数学模型。使用Johnson-Cook模型构建金属构件的材料本构模型,对基础材料模型加载激光冲击波压力,以激光冲击强化原理为依据,构建不同波长下的构件激光冲击强化有限元模型。基于构建的有限元模型,探究材料的动态屈服强度与构件材料的雨贡纽弹性极限之间的关系,构建应变与冲击波峰值压力之间的理论模型,根据该模型表示激光冲击强化产生的残余压应力,完成不同波长激光冲击强化力学效应数学模型的构建。测试结果表明,基于该模型强化后,实验构件表面形貌整体比较均匀,凹坑深度较小,过光斑中心直线上构件材料表面位移变化区间在[-0.4,0.5]之间,说明设计模型性能较好,具有实用性。 展开更多
关键词 激光冲击强化 金属构件 有限元模型 力学效应
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航空发动机风扇/压气机叶片激光冲击强化技术的发展与应用 被引量:6
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作者 梁春华 《航空制造技术》 北大核心 2012年第23期46-49,共5页
激光冲击强化(Laser Shock Peening,LSP)技术是利用强脉冲激光产生的冲击波,从部件表面引入残余压应力的一种革新且最热门的表面强化技术.该技术在部件表面形成的残余压应力深度比常规喷丸强化处理的深5~10倍,具有提高抗疲劳强度、延... 激光冲击强化(Laser Shock Peening,LSP)技术是利用强脉冲激光产生的冲击波,从部件表面引入残余压应力的一种革新且最热门的表面强化技术.该技术在部件表面形成的残余压应力深度比常规喷丸强化处理的深5~10倍,具有提高抗疲劳强度、延长疲劳寿命、抑制裂纹的形成与扩展、提高抗微动疲劳/抗磨损/抗应力腐蚀断裂特性等特点.经过多年的开发与研究,美国于1997年将激光冲击强化技术成功应用于航空发动机风扇/压气机叶片,大幅度地提高了其抗外物损伤能力和高循环疲劳性能,并且于1998年被美国研发杂志评为全美100项最重要的先进技术之一,被美国军方认定为第4代战斗机发动机的80项关键技术之一. 展开更多
关键词 激光冲击强化处理 喷丸强化 冷加工强化 激光冲击强化技术 叶片 风扇/压气机 航空发动机
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无涂层激光冲击强化对40CrNiMo结构钢摩擦磨损性能的影响 被引量:3
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作者 陈春伦 冯爱新 +3 位作者 危亚城 王宇 潘晓铭 邱辉 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期356-363,397,共9页
目的 采用无涂层激光冲击强化技术诱导残余压应力和细化晶粒,提高40CrNiMo结构钢的显微硬度及耐磨性。方法 采用高功率激光束对40CrNiMo结构钢表面进行激光冲击强化处理,通过显微组织观察、XRD检测、显微硬度测试、残余应力测试、摩擦... 目的 采用无涂层激光冲击强化技术诱导残余压应力和细化晶粒,提高40CrNiMo结构钢的显微硬度及耐磨性。方法 采用高功率激光束对40CrNiMo结构钢表面进行激光冲击强化处理,通过显微组织观察、XRD检测、显微硬度测试、残余应力测试、摩擦磨损实验及磨损形貌观察,对比分析未处理试样、有涂层激光冲击强化处理试样和无涂层激光冲击强化处理试样的显微组织、显微硬度、残余应力和摩擦磨损性能。结果 在有/无铝箔涂层、去离子水约束层作用下分别对40CrNiMo结构钢试样进行有涂层/无涂层激光冲击强化处理,诱导产生残余压应力和晶粒细化,试样表面显微硬度分别提高至313.5HV和336.9HV,提高了约13.5%和21.9%,表面最大残余压应力达到-405.3 MPa和-326.6 MPa;有涂层激光冲击强化处理试样的摩擦因数较稳定,降低了约14.1%,而无涂层激光冲击强化处理试样的摩擦因数出现较大波动,在摩擦磨损前期,摩擦因数降低了22.9%;在摩擦磨损中后期,摩擦因数降低了7.9%。未处理试样的磨损量为13 mg,有涂层激光冲击强化处理试样和无涂层激光冲击强化处理试样的磨损量分别为6mg和8mg,减少了约53.8%和38.5%。结论 与有涂层激光冲击强化相比,无涂层激光冲击强化对40CrNiMo结构钢耐磨性能的强化效果较差。由于无涂层激光冲击强化无需涂覆涂层就能够进行激光冲击强化处理,因此可以有效提高加工效率、节省涂层成本,同时在一定程度上也提高了40CrNiMo结构钢的显微硬度和耐磨性。 展开更多
关键词 40CrNiMo结构钢 无涂层激光冲击强化 激光冲击强化 显微组织 显微硬度 残余压应力 耐磨性
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激光冲击强化技术的研究进展 被引量:19
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作者 乔红超 高宇 +2 位作者 赵吉宾 陆莹 赵亦翔 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1744-1755,共12页
综合介绍激光冲击强化技术在高周疲劳、腐蚀防护、生物医疗和精密成形领域的代表性应用,深入讨论激光冲击强化在相应领域的优势与有待解决的问题,并针对应用发展趋势进行分析。在高周疲劳延寿、腐蚀防护领域,激光冲击强化技术已实现批... 综合介绍激光冲击强化技术在高周疲劳、腐蚀防护、生物医疗和精密成形领域的代表性应用,深入讨论激光冲击强化在相应领域的优势与有待解决的问题,并针对应用发展趋势进行分析。在高周疲劳延寿、腐蚀防护领域,激光冲击强化技术已实现批量化生产;在生物医疗领域,激光冲击强化技术的研究成果已接近生产应用,激光冲击强化在大型壁板精密成形方面已有小批量生产订单,在微系统领域也已获得较好的研究成果,趋于实用化,应用前景非常乐观。同时,针对不同应用领域的发展阶段与具体需求,也为激光冲击强化设备开发指明了多样化的发展方向。 展开更多
关键词 激光冲击强化 高周疲劳 腐蚀防护 生物医疗 精密成形
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激光冲击强化对TiAl合金组织和性能的影响 被引量:34
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作者 乔红超 赵亦翔 +1 位作者 赵吉宾 陆莹 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1766-1773,共8页
为研究激光冲击强化对TiAl合金组织和性能的影响,利用波长为1 064nm、脉宽为20ns、单脉冲能量为0~22J的Nd:YAG激光器对TiAl合金试件进行了实验研究。采用显微硬度计、表面粗糙度仪和扫描电镜分别测量了激光冲击强化前后的表面显微硬度... 为研究激光冲击强化对TiAl合金组织和性能的影响,利用波长为1 064nm、脉宽为20ns、单脉冲能量为0~22J的Nd:YAG激光器对TiAl合金试件进行了实验研究。采用显微硬度计、表面粗糙度仪和扫描电镜分别测量了激光冲击强化前后的表面显微硬度、粗糙度和表面微观形貌,利用X射线应力分析仪测量了激光冲击强化表面残余应力和晶面极性,并分析了其高温稳定性。实验结果表明:当单脉冲能量增加到9J时,表面显微硬度增加了33.4%,粗糙度由0.042μm增大到了0.285μm,表面残余压应力由20MPa增加到了297MPa,表面微观形貌出现了凸凹不平,局部纹理和层状微结构。将9J激光冲击强化后的试件在650℃下保温4h后,残余压应力值从297MPa降到230MPa,显微硬度值从377HV0.2降到345HV0.2,(002)晶面取向有向中心移回的趋势。得到的数据显示,激光冲击强化能够极大地改善TiAl合金的组织和性能,且具有一定的高温稳定性。 展开更多
关键词 激光冲击强化 钛铝合金 高温稳定性 组织性能
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激光冲击强化“残余应力洞”的形成机制 被引量:12
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作者 王学德 聂祥樊 +2 位作者 臧顺来 何卫峰 李启鹏 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期300-304,共5页
利用ABAQUS有限元软件进行了单个圆形高斯光斑的激光冲击强化数值模拟,分析材料表面光斑中心区域形成的"残余应力洞"现象,并通过分析材料的动态力学响应特征揭示了"残余应力洞"的形成机制。结果表明:在冲击波加载时... 利用ABAQUS有限元软件进行了单个圆形高斯光斑的激光冲击强化数值模拟,分析材料表面光斑中心区域形成的"残余应力洞"现象,并通过分析材料的动态力学响应特征揭示了"残余应力洞"的形成机制。结果表明:在冲击波加载时,光斑边界处会产生很强的剪切应力,形成向四周传播的表面稀疏波和向材料内部传播的剪切波。当稀疏波同时传播到光斑中心,发生相遇、汇聚,使材料产生急剧的上下位移过程,造成冲击波加载塑性变形后的二次塑性变形。二次塑性变形中形成了较大的剪切塑性应变,并降低了冲击波加载阶段产生的轴向和径向塑性应变,使残余压应力降低,从而形成"残余应力洞"。 展开更多
关键词 激光冲击强化 残余应力洞 形成机制 稀疏波 剪切波
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7050铝合金激光冲击强化的试验和数值模拟 被引量:11
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作者 陈瑞芳 桑毅 +2 位作者 武敬伟 花银群 蔡兰 《江苏大学学报(自然科学版)》 EI CAS 北大核心 2009年第2期113-117,共5页
依据激光冲击强化7050铝合金的试验,建立激光冲击强化的有限元模型,实现激光冲击强化的数值模拟,残余应力场的数值模拟结果与试验结果取得较好的一致.在不考虑各冲击参数之间交互作用的前提下,模拟研究冲击参数对残余应力场的影响.模拟... 依据激光冲击强化7050铝合金的试验,建立激光冲击强化的有限元模型,实现激光冲击强化的数值模拟,残余应力场的数值模拟结果与试验结果取得较好的一致.在不考虑各冲击参数之间交互作用的前提下,模拟研究冲击参数对残余应力场的影响.模拟结果表明:在激光功率密度小于一定阀值条件下,表面残余压应力最大值随激光功率密度增加而增加,超过阀值之后,表面残余压应力最大值减小;表面残余应力最大值和残余压应力层深度随着脉宽的增加而增加;通过增加光斑半径对残余压应力场的改善主要体现在对深度方向残余应力场的改善;多次连续冲击强化对残余应力场的改善效果比较明显. 展开更多
关键词 激光冲击强化 7050铝合金 残余应力场 数值模拟
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激光冲击强化对不锈钢焊接接头拉伸性能的影响 被引量:16
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作者 周留成 周磊 +1 位作者 李应红 汪诚 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期52-54,58,共4页
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 ... 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,焊接试件的拉伸性能显著提高.激光冲击强化消除的焊接残余拉应力是焊接接头拉伸性能提高的主要原因. 展开更多
关键词 激光冲击强化 表面处理 焊接接头 拉伸性能
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激光冲击强化对TC4电子束焊缝机械性能的影响 被引量:9
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作者 鲁金忠 张永康 +3 位作者 孔德军 任旭东 葛涛 邹世坤 《江苏大学学报(自然科学版)》 EI CAS 北大核心 2006年第3期207-210,共4页
利用高功率重复率Nd:YAG激光对TC4钛合金电子束焊缝进行了冲击强化处理,研究了激光冲击强化处理过程中改变激光功率密度对电子束焊缝残余应力分布和表面层硬度的影响.试验结果表明,当激光脉冲能量为45.9 J时,激光光斑直径9 mm,残余应... 利用高功率重复率Nd:YAG激光对TC4钛合金电子束焊缝进行了冲击强化处理,研究了激光冲击强化处理过程中改变激光功率密度对电子束焊缝残余应力分布和表面层硬度的影响.试验结果表明,当激光脉冲能量为45.9 J时,激光光斑直径9 mm,残余应力基本不发生变化,而激光光斑直径小于3 mm,焊缝残余应力分布变化显著,并随着激光光斑直径的减小,残余压应力的数值增大更加明显.当激光冲击的功率密度大于18 GW/cm2时,激光冲击强化处理使电子束焊缝区的残余应力改变明显,改善了焊缝残余应力的分布;当激光冲击的功率密度大于12 GW/cm2时,激光冲击强化处理使电子束焊缝区的表面层硬度明显改变,改善了焊缝区域硬度的分布,有利于提高TC4钛合金焊缝区的机械性能. 展开更多
关键词 激光冲击强化 重复率激光 TC4钛合金 电子束焊缝 残余应力 表面硬度
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