激光冲击和深冷处理对7050铝合金残余应力和力学性能的影响

研究了不同激光冲击处理后进行深冷处理以及补充低温回火处理对7050铝合金残余应力和力学性能的影响及其规律。结果表明,激光冲击能够显著提高7050铝合金的表面压应力至-260 MPa,而增加深冷-低温回火处理后表面压应力减小约23%。但合理调整激光冲击工艺参数,能够有效弥补深冷-补充低温回火处理对表面压应力的降低,其中,当激光冲击次数为3次时,增加深冷-补充低温回火后表面压应力可达-230 MPa。此外,与单一激光冲击处理相比,激光冲击-深冷-补充低温回火处理后铝合金基体、表面之间的硬度得到均匀化。深冷处理能够促使激光冲击后铝合金试样表面变形加剧,同时晶粒得到进一步细化并且亚晶界增多,使7050铝合金的强度提高。

激光冲击与热处理复合处理对GH4169合金抗高温氧化性能的影响

为评估GH4169合金在服役工况中的抗高温氧化行为,对激光冲击强化(laser shock peening,LSP)、热处理和激光冲击强化与热处理复合工艺下GH4169合金进行抗高温氧化性能测试.使用透射电子显微镜(TEM)对各处理下GH4169合金的微观形貌进行分析,并通过X射线衍射(XRD)表征其氧化物组成,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对高温氧化后试样的表面形貌、截面形貌以及氧化产物成分进行分析.研究结果表明,激光冲击诱导的位错和晶粒细化加速了前期氧化膜的形成,同时热处理作用下产生的析出相抑制了针状尖晶石的产生,使得复合工艺下的氧化膜更加连续致密,最终结合氧化动力学曲线揭示了经激光冲击强化和热处理复合处理后氧化膜的生长机制.

TC4钛合金叶片双面同时激光斜冲击强化研究

为了提高航空发动机叶片抗外物损伤能力,采用双面同时激光斜冲击方式对叶片前缘进行强化处理,研究双面同时激光斜冲击强化对叶片表面粗糙度、显微硬度、残余应力和变形的影响。结果表明:激光冲击后,叶片表面粗糙度由Ra0.374μm增加到了Ra1.582μm;叶片表面显微硬度平均值增加了50%;叶片表面残余应力均为压应力,最大残余压应力为-354.3 MPa;叶片最大变形量位于叶背面靠近叶尖的位置,变形与双面同时激光斜冲击强化在叶片前缘引入的不均匀残余应力分布密切相关。

高强机械轴承的表面加工与性能研究

针对机械轴承在复杂服役环境下出现局部磨损、疲劳开裂和腐蚀等问题,对GCr15SiMn轴承钢进行了深冷处理和激光冲击强化处理,研究了深冷处理时间、激光冲击强化次数和深冷-激光冲击复合强化对轴承钢显微组织、力学性能和耐磨性能的影响。结果表明:未处理和激光冲击强化后轴承钢试样都主要由马氏体和奥氏体组成;随着激光冲击强化次数增加,轴承钢的平均晶粒尺寸先增加后减小,在激光冲击强化3次时取得最小值;深冷处理和激光冲击强化都有助于降低轴承钢中残余奥氏体含量,且深冷处理时间越长残余奥氏体含量越低,深冷处理8 h时轴承钢中残余奥氏体含量为0.81%。深冷处理和激光冲击强化处理都有助于提高轴承钢的纳米硬度、弹性模量,降低磨损失重,且深冷处理8 h和激光冲击强化3次时,轴承钢的纳米硬度和弹性模量最大、磨损失重最小,这主要与此时轴承钢中晶粒尺寸较小、碳化物尺寸细小且均匀等有关。

TC4钛合金选区激光熔化与层间激光冲击强化复合工艺

目的改善激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)工艺成形的TC4合金的内部缺陷,提高疲劳寿命。方法选用TC4钛合金为研究对象,提出了SLM结合层间激光冲击(3D-Laser Shock Peening,3D-LSP)与热处理的强化工艺,对复合制造工艺下的微观组织、内部缺陷和力学性能演变进行了研究,并建立了复合强化工艺制造样品的疲劳寿命模型。结果在激光冲击影响区域内形成了0.2 mm深度的高幅值残余压应力,并在1mm深度范围内改善了应力场,且显微硬度得到了提升,内部缺陷数量减少了36%,疲劳寿命提升了40%以上。结论实现了SLM增材制造TC4钛合金的缺陷在线闭合、微观组织改性和疲劳寿命的提升,揭示了层间激光冲击对内部缺陷的闭合机理,为金属SLM复合增材制造的研究与应用奠定了理论基础。

激光冲击TC4钛合金残余应力热松弛数值模拟研究

为了研究高温对激光冲击TC4钛合金残余应力的影响,采用PROCUDO200激光喷丸系统对TC4试样进行强化处理,采用XL-640型应力仪测量了保温550℃前后激光冲击TC4钛合金表层残余应力。采用ABAQUS软件,基于Johnson-Cook本构方程和双曲正弦Arrhenius-type方程,创建了可预测保温前后激光冲击TC4残余应力场的有限元模型。研究表明:在550℃下,随着保温时间的延长,表面残余压应力不断减小;当保温时间超过30 min后,表面残余压应力的减小幅度降低;保温60 min后,激光冲击TC4表面残余应力的测量值和模拟值基本一致,说明该有限元模型能准确预测残余应力热松弛规律,残余应力的热松弛可能与保温期间塑性变形层的热回复过程和动态再结晶有关。

激光冲击强化对不锈钢焊接接头拉伸性能的影响

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.

LY2铝合金激光冲击处理工艺

为了提高LY2铝合金疲劳寿命,探索了用激光冲击强化方法处理LY2铝合金的技术。使用流水约束层和铝箔涂层,利用波长为532 nm,脉宽为10 ns,能量为5 J,光斑直径为3 mm的YAG激光器对LY2试样进行了激光冲击强化处理。结果表明:经激光冲击强化后LY2铝合金疲劳寿命提高1.1倍。对激光冲击强化后的试件断口分析结果表明激光冲击的强化作用抑制了裂纹在试件表层的萌生和扩展,从而提高了材料的疲劳寿命。

ZrO2热障涂层残余应力分析

用扫描电子显微镜(SEM)观察了等离子喷涂ZrO2涂层的显微结构,并用X射线衍射法(XRD)测试了ZrO2涂层相的组成和残余应力。同时测试了激光冲击处理和激光热处理后的ZrO2涂层残余应力分布,分析了热障涂层残余应力形成机理。结果表明,等离子喷涂ZrO2涂层表面残余应力均为拉应力,其均值为179.2MPa,经激光表面处理后的ZrO2涂层残余应力均表现为压应力;热应力对涂层残余应力贡献最大,当热应力超过涂层结合强度时,涂层脱落,通过控制涂层残余应力可以提高涂层界面结合强度。

两种焊后处理工艺对铝合金焊接头力学性能的影响

研究激光冲击处理(LSP)和固溶-时效两种焊后处理工艺对7075铝合金等离子弧焊接头微观组织和力学性能的影响规律。通过固溶-时效处理工艺优化设计,确定焊接头的最佳热处理工艺为固溶(575℃,2 h)、时效(140℃,2 h),并与激光冲击处理工艺进行了对比。结果表明:焊接头经2次激光冲击后,表层焊缝区的显微硬度提高23.3%,残余应力由拉应力9 MPa变为压应力23 MPa;在热影响区,显微硬度提高44.4%,残余应力提高42.8%,抗拉强度达到607.89 MPa,与未处理样品相比提高61.96%;固溶-时效在硬度的影响层深度、断面收缩率方面优于激光冲击,而激光冲击导致裂纹源萌生于次表层,提高了焊接头的抗拉性能。

强激光驱动爆炸与冲击效应

随着高功率密度激光技术的快速发展,强激光驱动的爆炸与冲击效应逐渐引起国内外学者的广泛关注。对强激光诱导爆炸与冲击效应研究进展进行了综述,包括强激光诱导爆炸载荷特征与相似律,强激光对材料表面冲击强化处理,强激光冲击诱导材料相变动力学行为,以及利用强激光驱动微弹道冲击等方面的研究进展,并指出了强激光诱导爆炸与冲击效应研究的发展趋势和未来需要解决的关键科学问题。

TC17钛合金激光冲击温强化机制的研究

目的提高材料在交变载荷和高温下的疲劳性能,稳定材料的位错结构,增加位错的钉扎效果,使激光诱导的残余压应力更加稳定,有效地抑制强化效果的高温失稳。方法通过提高温度发生动态应变时效(DSA),并与激光冲击温强化(WLSP)结合,使得材料表面形成更深的残余应力层和纳米级沉淀相。对TC17钛合金温控激光冲击强化后的显微硬度、残余应力等性能进行了初步探索。结果经200℃的WLSP后,TC17钛合金的显微硬度可达385HV,相比未强化时提高了18.48%,相比于室温的LSP提高了4.62%。深度方向的残余压应力幅值呈现先增大后减小的趋势,200℃时残余应力达到-236 MPa,相比于常温强化提高了14.56%。观察微观组织发现,位错结构的稳定性和位错密度得到提高。结论激光冲击温强化(WLSP)技术提高了材料表面残余压应力层的高温稳定性,有利于抑制疲劳裂纹的萌生和扩展,有效地提高了高温条件下残余应力和表面强度的稳定性。该技术操作相对简单,无污染,残余应力高温维稳效果显著。

激光冲击催渗快速离子渗氮技术

采用常用42CrMo钢为研究材料,探索激光冲击预处理对离子渗氮的催渗效果与作用机理,提升离子渗氮效率。采用光学显微镜、粗糙度仪、扫描电镜、维氏显微硬度计研究激光冲击及离子渗氮后表层特性。结果表明,激光冲击对于离子渗氮具有显著的催渗效果。相同离子渗氮条件下,化合物层厚度和有效扩散层厚度都提高到传统离子渗氮的2倍左右。同时激光冲击预处理可显著提高试样表面硬度,并平缓截面硬度的下降趋势。激光冲击预处理对离子渗氮产生的显著作用源于:激光冲击预处理使试样表面粗糙度从0.015μm提高到0.454μm,有利于N原子吸附和氮化物形成;表层形成了厚度约200μm的变形层,为N原子提供扩散通道,有利于提高扩散层氮浓度。

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。

基于激光冲击的金属材料机械性能研究及影响分析

激光冲击是一种改善金属材料机械性能的最新技术,其原理主要在于通过对激光和金属材料之间所产生的强应力电波,也就是力学效应,促进金属材料机械性能的改善。本文主要通过激光冲击处理试验,对其试验过程和结果进行了分析,总结出了激光冲击下的金属材料机械性能中硬度、晶力以及疲劳寿命这三个方面的影响。本文主要对于基于激光冲击的金属材料机械性能研究及影响分析展开了探讨,以下为详细内容。

激光冲击强化技术的发展及应用现状

激光冲击强化(LSP)是一项新的表面强化处理技术。阐述了LSP技术表面强化的工艺优点和应用领域;介绍了国内外激光强化技术、工艺及设备研究和实际应用情况;分析了该技术在应用推广中亟待解决的设备研制、工艺改进等关键问题,并对其未来的应用前景、发展方向做了展望。

一种利用水下激光冲击处理涡轮叶片残余应力的方法

为提高涡轮叶片疲劳寿命,探索了一种利用水下激光冲击强化方法处理涡轮叶片残余应力的技术。利用波长532 nm、脉宽10 ns、能量1.2~1.5 J、光斑直径1.0 mm的YAG激光器,对涡轮叶片榫齿部位进行了激光冲击强化处理。结果表明,水下激光冲击强化方法能有效消除、调整机械加工残余应力。当激光功率密度大于2.5 GW/cm^2且小于7.5 GW/cm^2时,随着功率密度的增加,表面残余应力也相应增加;当功率密度大于10.0 GW/cm^2后,表面残余压应力随功率密度的增加而明显降低;功率密度等于7.5G W/cm^2时,表面残余应力为-419.5 MPa,为最佳。

输尿管镜钬激光碎石治疗嵌顿输尿管结石的研究

目的探究嵌顿输尿管结石临床治疗中采取输尿管镜钬激光碎石技术的临床效果。方法以医院就诊的82例嵌顿输尿管结石病例为研究样本(样本对象均选自2018年6月—2019年6月),结合治疗方式的差异性分组,对照组(体外冲击波碎石)、研究组(输尿管镜钬激光碎石),两组病例数一致均为41例,从治疗有效率、并发症方面展开统计分析。结果总有效率组间统计,研究组95.12%(39/41)比对照组80.49%(33/41)高,P<0.05;同时研究组并发症发生率2.44%(1/41)对比对照组17.07%(7/41),差异无统计学意义,P>0.05。结论在嵌顿输尿管结石临床治疗中,采取输尿管镜钬激光碎石术,减轻患者痛苦,提高疗效,安全可靠。

输尿管软镜钬激光碎石术治疗输尿管结石的效果观察

目的观察输尿管软镜钬激光碎石术治疗输尿管结石的临床治疗效果。方法选取2018年1月至2020年5月无锡市惠山区第二人民医院收治的72例输尿管结石患者作为研究对象,采用随机数字表法分为对照组和观察组,各36例。对照组给予常规体外冲击波进行治疗,观察组患者则应用输尿管软镜钬激光碎石术进行治疗,对比治疗效果。结果观察组术中失血量、血尿时间、疼痛评分和住院时间均低于对照组(P<0.05);观察组治疗有效率高于对照组(P<0.05),并发症发生率低于对照组(P<0.05)。结论输尿管软镜钬激光碎石术治疗输尿管结石具有确切效果,具有手术时间短、疼痛程度轻的优势,患者术后恢复速度较快。

激光冲击强化中的激光变量——研究进展和拓展空间

在激光冲击强化(LSP)技术中,作为冲击载荷的驱动源头和能量来源,激光脉冲参数的不同选取决定着激光吸收机制取向、能量沉积程度乃至等离子爆炸行为规律的差异,进而对冲击载荷形态特征和材料表面强化效果产生重要的决定作用。本文对目前LSP技术中涉及的各类激光参数在激光驱动冲击效应中的作用机理、影响规律,以及在工艺配给上的研究和认知现状进行了综述。针对激光时域结构在决定等离子体膨爆行为和冲击载荷特征中的重要性,以及目前LSP普遍采用调Q激光器高斯时间波形的技术现状展开评述,并指出通过优化激光脉冲时域结构来提升光能向机械能的转换效率,或通过调节激光时域参数来实现精准操控冲击载荷特征具有可能性。