激光冲击超高应变率对钛板形变微结构的影响

用输出波长为1.054μm、脉冲宽度为20 ns、光斑直径为7 mm的调Q钕玻璃激光,对TA2工业纯钛板料进行了激光冲击,用热场发射扫描电镜观察分析了激光冲击后钛板的微结构及其形貌。结果表明:激光冲击作用于钛板表面的等离子爆轰波能有效地对TA2工业纯钛板料实施形变,激光冲击后板材内部的微观形貌与冲击产生的应变类型有关。在压缩变形部位,微观组织以应变诱发马氏体为主。在拉伸变形部位,以形变孪晶带为主;激光冲击的超高能量和超高应变率可使hcp多晶金属晶体爆发大量薄片孪晶,从而调整晶粒内部的晶体取向,诱发滑移系开动,使形变得以进行。

激光冲击及其对金属材料组织和性能的影响

激光冲击是一项用短脉冲(ns级)强激光辐照覆盖有吸收层和约束层的金属材料表面从而改善其性能的高新技术。其原理是,当激光冲击波诱导的应力峰值超过材料的动态屈服极限时,材料的表层就会发生形变等现象。激光冲击的效果与激光的能量、光斑直径、被冲击材料的原始状态等因素有关。激光冲击可在材料表面获得应变强化,从而提高材料的疲劳性能和抗应力腐蚀能力等,还可用于金属板的微成形制造。

锰奥氏体不锈钢板激光冲击形变的表观与微结构分析

利用输出波长为1.054μm、脉冲宽度为20ns的激光,对表面涂覆硅酸乙酯吸收涂层的S20400锰奥氏体不锈钢板料进行了激光冲击形变,用热场发射扫描电镜观察分析了激光冲击后钢板的微结构及其形貌的变化。试验结果表明,在激光冲击光斑直径为7mm、功率密度为2GW.cm-2的情况下,作用于钢表面的等离子爆轰波能有效地对不锈钢试件实施形变。微观形貌观察表明,激光冲击后的等离子体冷凝形成岩浆状硬壳,保证了激光冲击的力效应;等离子爆轰波对不锈钢试样表面有轻微的烧蚀效应,但不影响成形质量;不锈钢激光冲击的宏观形变机制为均匀塑性变形,微观机制以奥氏体晶粒内的机械孪晶、滑移和层错为主,晶界对激光冲击形变有负效应。

激光冲击诱导的45钢平衡组织的应变行为

利用波长为1.054μm脉宽为20 ns的Nd:glass激光器对表面覆有铝箔的退火态45钢进行了激光冲击处理。用光学显微镜和扫描电镜、X射线应力分析仪及显微硬度计对激光冲击试样的微结构演变、残余应力和硬度分别进行了观察和测试。结果表明,在"完全约束"和几近绝热的条件下,激光诱发的冲击波的超高应变率使45钢表面产生一系列应变效应。激光冲击在试样表面产生的残余压应力可达425 MPa;激光冲击对材料内部各相的显微硬度有显著影响;受激光冲击后,珠光体中的渗碳体依据其位相出现不同程度的破碎现象;先共析铁素体内产生位错和孪晶,形变孪晶呈现薄透镜片状和交互状。