激光冲击诱导7050铝合金残余应力状态分析

采用X射线应力分析仪对7050铝合金冲击强化后三个方向的残余应力进行了测量,并借助VHX-2000超景深三维显微系统对其表面形貌进行观察。结果表明,冲击1次,最大残余主应力变化较小,铝合金表面在激光加载区域形成了较深的凹坑,激光加载区域与边缘区域的高度差达13.88μm。冲击2、3、4次时,由于追赶卸载,材料表面拉应力与压应力分布不均匀,材料表面既有凸起,又有凹陷。

激光复合加工对7050铝合金膜-基结合性能影响的研究

采用激光冲击、微织构加工、激光复合加工分别对7050铝合金进行了表面处理。在处理后的7050铝合金上制备了TiAlN涂层。利用划痕仪检测了三种表面处理技术下的膜-基结合强度。结果表明:三种表面处理技术都提高了材料的膜-基结合强度。当激光冲击采用3.89 J能量,微织构采用相离的搭接方式与5 W的激光功率时,膜-基结合力达到32.1 N,为未经处理时的2倍以上。

激光冲击强化技术研究及其在航空叶片上的应用

激光冲击强化是利用激光诱导冲击波实施表面改性的新技术。在介绍激光冲击强化技术原理与特点的基础上,概述了激光冲击在压力模型和试验研究方向上的新进展,分析了激光冲击强化在航空叶片上的研究成果,并对航空叶片激光冲击强化的发展及应用进行了展望。

激光冲击金属表面残余应力形成机制的研究进展

阐述了激光冲击金属表面残余应力形成机制的最新研究趋势。重点论述了激光冲击调控残余应力分布的宏观与静态分析、动态分析和微观分析研究中的主要问题。提出引入激光冲击诱导金属动态响应构建激光冲击工艺参数和表面残余应力分布之间联系是当前解决激光冲击定量调控残余应力的有效途径;同时指出以＂Bragg衍射峰宽化＂为桥梁将可深入探究材料表面纳米化与残余应力分布内在的对应关系及演变规律。在此基础上对激光冲击强化工艺在航空航天、海工船舶等领域的应用进行了展望。

激光冲击强化7050铝合金薄板表面残余应力形成机制的实验研究

为研究激光冲击强化7050铝合金薄板表面残余应力的形成机制,采用5种不同功率密度的激光束冲击加载7050铝合金薄板,利用PVDF(聚偏二氟乙烯)压电传感器测量激光冲击薄板试样的动态应变,利用X射线应力分析仪测量激光冲击后的残余应力分布,并借助三维显微系统观察激光冲击强化造成的表面微结构。结果表明,当激光功率密度为1.02GW/cm^2时,激光冲击引起的横向变形小;当激光功率密度为1.53GW/cm^2时,表面稀疏波与横向变形共同导致了试样最大残余主应力呈等双轴分布;当激光功率密度为1.98GW/cm^2和2.77GW/cm^2时,冲击区域中心比临近区域分别高出5.680μm和10.800μm,在来回反射的冲击波与表面稀疏波的共同作用下产生了残余应力洞现象;当激光功率密度为4.07GW/cm^2时,试样冲击区域产生了较大的塑性变形且比较平滑,最大残余主应力呈均匀分布。

激光冲击波加载690高强钢薄板传播机制的模拟与实验

为研究激光冲击波在690高强钢薄板中的传播机制,对690高强钢薄板经激光冲击后的动态响应以Hyperworks、LSDYNA为平台进行模拟,用聚偏氟乙烯压电传感器进行测量,将模拟结果与实验结果对比研究试样动态应变特性,建立了高应变率条件下表面动态应变模型和690高强钢薄板激光冲击波加载模型。研究结果表明,在功率密度为12.7GW/cm^2的激光加载下,通过改变表面测量位置和试样厚度测得表面Rayleigh波波速为3.08×103 m/s、纵波的波速为3.09×103 m/s;表面Rayleigh波传播速度模拟值为3.24×103 m/s,模拟结果与实验结果有较好的一致性;通过调整激光功率密度可分离剪切波和表面Rayleigh波。实验数据证明690高强钢表面动态应变模型准确可靠,激光冲击波加载模型可描述激光冲击波在690高强钢薄板中的传播机制。

激光冲击7050铝合金表面“残余应力洞”的模拟

采用显式动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA对激光冲击加载过程进行模拟,通过调整激光冲击参数,探究其对7050铝合金表面形成"残余应力洞"的影响;将模拟结果与X射线应力分析仪测得的试验结果进行对比,并分析两者的误差来源。结果表明,激光功率密度、脉宽的增加会加剧"残余应力洞"现象,光斑直径的增加会抑制"残余应力洞"现象;当激光功率密度为1.98 GW/cm^2时,模拟与试验有较好的一致性;当激光功率密度提高至2.77 GW/cm^2时,激光能量的增强加剧了冲击区域近表面的塑性变形,引发了模拟与试验的误差;当激光功率密度进一步提高至4.07 GW/cm^2时,冲击区域近表面会形成亚晶粒,甚至晶粒细化形成纳米晶,使冲击区域表面残余应力均匀分布。

激光冲击7050铝合金薄板试样形成残余应力洞的机制

为研究激光冲击7050铝合金薄板试样形成残余应力洞的机制,分别使用功率密度为1.98 GW/cm^2和2.77GW/cm^2的激光冲击7050铝合金试样。采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件模拟分析了在功率密度为1.98GW/cm^2的激光束冲击下的薄板试样。实验中利用X射线应力分析仪测量薄板试样和厚板试样的残余应力分布,利用压电薄膜传感器测量激光冲击时试样的动态应变,并利用三维显微系统观察激光冲击区域的表面微结构。实验结果表明,功率密度为1.98GW/cm^2和2.77GW/cm^2的激光束冲击7050铝合金薄板试样后均产生了残余应力洞现象。反射边界条件下的模拟结果与实验数据具有较好的一致性,表明稀疏波在光斑中心的会聚是产生残余应力洞现象的主要原因。由残余应力分布和动态应变可知,在试样内来回反射的冲击波对残余应力洞的影响不容忽视;功率密度为2.77GW/cm^2的激光束冲击加载后,薄板、厚板试样冲击区域中心的厚度分别比临近区域的厚度大10.800μm和8.150μm;在表面稀疏波与冲击波的共同作用下,试样表面均产生了残余应力洞现象。

激光冲击强化金属材料微观组织变化的研究进展

激光冲击强化是利用强激光诱导等离子体冲击波的力学效应来改善金属表面机械综合性能的一种新型表面强化技术。阐述了激光冲击强化对材料微观组织结构变化的最新研究动态,重点论述了X射线衍射、扫描电镜、透射电镜在微观组织结构变化研究上的应用与发展,在此基础上进一步指出激光冲击强化对材料表面微观组织结构变化和宏观力学性能的多尺度表征是当前研究的新热点。

激光冲击定量调控表面残余应力的研究进展

阐述了激光冲击强化(LSP)技术定量调控表面残余应力的最新研究动态,重点论述了激光冲击研究中的主要问题,指出激光与材料相互作用、表面残余应力、微观组织变化多尺度表征是激光冲击强化技术研究的新热点。在此基础上,对激光冲击强化技术在表面残余应力定量调控和海洋工程重型装备制造中的应用进行了展望。