冲击波传播方式对激光冲击7050铝合金残余应力分布的影响

目的针对高斯光冲击下,冲击波传播方式对激光冲击7050铝合金残余应力分布的影响,调节参数以获得材料表面良好的力学性能。方法通过改变激光光斑直径,借助有限元软件ABAQUS,分别模拟了球面波、平面波传播方式对7050铝合金残余应力分布的影响,并借助X射线衍射残余应力仪对模拟结果进行验证。结果当冲击压力为2 GPa时,光斑直径为2 mm呈球面波,光斑直径为4 mm呈平面波。变化冲击压力能够改变冲击波在材料内部的传播形式,当冲击峰值为2 GPa时,3 mm光斑由球面波向平面波转变,冲击压力达到3 GPa时,完全转化为平面波。球面波对表面残余应力、深度方向残余应力的影响均较平面波小,影响层深差为50μm。模拟结果与测试结果误差在15%以内,具有较好的一致性。结论采用3 mm光斑进行冲击时,合理利用冲击压力对传播方式的影响能够获得较同样条件下平顶光冲击时更均匀的表面应力分布,其影响层深及最大残余应力情况与平顶光冲击时的差异较小。

E690高强钢表面激光冲击微造型的模拟与试验

为研究冲击次数对E690高强钢表面激光冲击微造型、表面残余应力和微观组织的影响,采用有限元软件ABAQUS模拟试样表面成型过程,使用7.96 GW/cm^2的脉冲激光冲击E690高强钢试样,采用光学轮廓仪测量试样表面三维形貌,利用X射线应力分析仪测量激光冲击微凹坑表面的残余应力并提取半高宽值,利用TEM观察冲击区域的微观组织形貌。结果表明,使用7.96 GW/cm^2的脉冲激光冲击试样1~4次,深度在10~40μm呈增加趋势,在深度方向对比试样表面三维形貌的模拟结果和测试结果,误差范围合理;激光冲击2次及以上,试样测点各方向残余压应力测试值趋于一致;半高宽值逐渐增大,冲击4次与冲击3次的半高宽值趋于相等;冲击2次后试样的TEM像和电子衍射图表明微凹坑表面形成了纳米晶。

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。

氟塑料改性研究进展及其在阀门中的应用

综述了应用于阀门衬氟的几种主要氟塑料在改性方面的最新研究动态,以及氟塑料在阀门中的应用情况。重点论述了聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯和聚三氟氯乙烯改性技术的研究进展情况,以及阀门衬氟技术在不同种类阀门中的应用情况。在此基础上进一步指出阀门衬氟的发展方向,认为针对不同应用场合的衬氟材料改性以及衬氟工艺改进等方面进行协同研究,是实现高端阀门国产化、专用化的重要基础。

激光微加工在微织构技术中的应用及研究进展

阐述了激光微加工在微织构技术中的应用及其研究进展,针对常见的微凹坑织构、微沟槽织构及特殊织构进行探讨,并分析了织构参数对润滑减磨效果的影响。重点阐述了微凹坑织构中凹坑直径、深度、面积占有率及其协同作用对织构效果的影响,具体分析了最优面积占有率的选取问题;重点阐述了微沟槽织构在截面构型、深度及沟槽方向等方面对微织构效果的影响,横向对比了多参数协同作用;重点阐述了两种特殊织构的特点及其优劣。在此基础上,进一步指出了微织构技术的研究方向以及激光器、计算机辅助技术等的发展对微织构技术的推动作用,探讨了激光冲击强化技术与微织构技术结合的可能,展望了激光技术介入特殊织构的发展方向。

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7050-T7451铝合金表面的X射线衍射图谱与微结构的相关性

采用脉冲激光对7050-T7451铝合金表面进行了激光冲击强化处理。利用X射线衍射仪(XRD)和场发式透射电镜(TEM),获得了试样表面衍射图谱和微观组织形貌,建立了激光冲击强化7050-T7451铝合金表面的微结构响应模型。结果表明,当激光功率密度为1.83GW·cm-2时,试样表面发生了过饱和固溶体的失稳分解;当激光功率密度为2.34GW·cm-2时,试样表面的晶粒尺寸增大;当激光功率密度为2.85GW·cm-2时,试样表面产生了纳米晶。激光冲击强化7050-T7451铝合金表面的XRD图谱与TEM分析结果具有一致性。

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。