光斑直径对激光冲击强化铝合金腐蚀性能的影响

为研究不同光斑直径对激光冲击强化6061-T6铝合金电化学腐蚀性能的影响,测量了表面粗糙度和残余应力,进行了截面金相和电化学腐蚀实验.结果表明:激光冲击强化使材料的表层晶粒细化、表面粗糙度增大且产生残余压应力.未冲击试样、2 mm和3 mm光斑直径激光冲击试样的腐蚀电流密度分别为:154.5 μA/cm2、14.70 μA/cm2和11.17 nA/cm2,激光冲击强化有效地提高了材料的耐腐蚀性能.2mm光斑直径激光冲击试样相比于3mm光斑直径激光冲击试样拥有较差的表面形貌,其耐腐蚀性能较差.     

激光冲击强化层数对6061-T6铝合金抗腐蚀性能的影响

针对6061-T6铝合金在各种极端工况下抗腐蚀性较差的问题,采用激光冲击强化对6061-T6铝合金进行不同层数的冲击处理,通过测量残余应力和表面粗糙度观察了微观组织和电化学腐蚀,分析了激光冲击强化对6061-T6铝合金抗腐蚀性能的影响。结果表明:激光冲击强化后,材料表面的残余压应力、表面硬度随激光冲击层数的增加而增加;冲击区域晶粒明显细化,细化层深度随冲击层数的增加而增加;材料表面的粗糙度随冲击层数的增加而降低;激光冲击强化处理后材料的电化学腐蚀电流减小、阻抗半径增大,表面点蚀坑的生长受到明显抑制;残余应力增加、微观组织细化和表面粗糙度降低,三者共同作用提升了6061-T6铝合金的抗腐蚀性能。     

激光冲击强化对2Cr13不锈钢腐蚀疲劳性能的影响

通过残余应力测量、腐蚀疲劳试验和疲劳断口形貌观察,研究了不同激光冲击层数对2Cr13不锈钢腐蚀疲劳性能的影响。试验结果表明,LSP会在2Cr13不锈钢表面产生高幅残余压应力,且表面残余压应力值随LSP冲击层数的增加而增加。与未强化试样相比,LSP试样的腐蚀疲劳寿命提升,且随LSP冲击层数的增加而提高;LSP试样的腐蚀疲劳裂纹扩展速率降低,且随LSP冲击层数的增加而降低。经分析,未强化试样疲劳断口形貌比较平坦,二次裂纹较少;LSP试样由于表面产生了较高的残余压应力,有效抑制了腐蚀疲劳裂纹的扩展,最终断口表现出河流花样形貌。     

激光强化后7050凹槽铝板的残余应力分布规律研究

为了研究激光冲击强化后7050-T7451凹槽铝板残余应力场分布,测量了冲击后凹槽的残余应力分布规律:从凹槽中心到凹槽边缘,残余应力逐渐减小;在凹槽边缘底边处取最小值;然后沿凹槽边缘上升而增大,表面残余应力在凹槽曲面底边处取到最小值。采用ABAQUS有限元软件建立凹槽铝板的三维有限元模型,利用VDLOAD子程序施加载荷,进行数值分析得到了激光喷丸后残余应力分布并与试验测量结果对比,符合较好;然后研究了不同激光参数对凹槽铝板残余应力场的影响规律。结果表明:随着激光功率密度从0.84 GW/cm~2增加到5.29 GW/cm~2,残余应力先减小后增加,激光功率密度为3.06 GW/cm~2时达到最小值-230 MPa;随着光斑直径从4 mm增加到6 mm,残余应力由-214 MPa增加至-30 MPa;随着激光脉宽从10 ns增加到40 ns,残余应力由-21 MPa减小至-288 MPa,残余压应力层深度逐渐增加;表面残余应力的最小值在凹槽曲面处取得。     

40Cr曲面基体激光熔覆W6Mo5Cr4V2性能

为了利用激光熔覆技术实现模切机刀辊刀刃的增材制造,以曲率半径、熔覆轨迹、搭接率等为影响因素,在40Cr曲面基体上进行W6Mo5Cr4V2粉末的多道激光熔覆正交试验研究,并对熔覆层的残余应力、显微硬度以及显微组织结构进行分析。结果表明,保护气流量对残余应力变化影响显著,当工艺参数为激光功率1 800 W、扫描速度10 m/s、保护气流量400 g/min、曲率半径60 mm、搭接率30%、周向熔覆时,残余应力达到最小值。当残余应力满足成形要求时,显微组织的结晶形态从熔覆层顶部到结合区由平面晶向树状晶发展,熔覆层没有缺陷且与基体实现了良好的冶金结合。同时,显微硬度值从基体到熔覆层顶部呈阶梯状增长式分布,熔覆层的显微硬度平均值均在60HRC以上,满足模切机刀辊刀刃的硬度要求。     

工艺参数对45钢激光表面强化组织与性能的影响

通过改变激光功率和扫描速度等参数,研究其对45钢激光表面强化组织与性能的影响。实验结果表明,单道扫描时,当保持扫描速度v为15mm/s时,增加激光功率P,可增加硬化层的深度,最大深度可达1.5mm以上。另外,P/v比值越大,硬化层深度越大;而当P/v比值保持不变时,硬化层深度随着激光功率的增加而增加,其中激光功率从1.2kW到1.8kW时,硬化层深度值增加较快;当激光功率大于1.8kW后,深度值的增长随功率增加变缓;而且硬化层的硬度都达到700HV以上,远高于基体的硬度。在激光多道搭接扫描时,激光能量的再次输入会导致靠近搭接区的前一道硬化层产生回火软化,其硬度接近基体的硬度。     

硬铝合金超精密车削残余应力的仿真及试验

为满足超精密车削加工零件低表面应力的使用性能要求,采用有限元和试验相结合的方法,对硬铝合金进行微米级的超精密车削仿真和试验.分析切削过程的切削力和切削温度,研究已加工表面残余应力产生的原因及残余应力的性质,得到切削深度和切削速度对已加工表面残余应力的影响规律.仿真结果表明:金刚石刀具车削硬铝合金,切削温度低,切削力小,但是单位切削力大.切削力是已加工表面形成残余压应力的主导因素.表层残余应力随着切削深度的增加而变大,随着切削速度的增大反而有减小的趋势.在微米级硬铝合金的超精密切削过程中,切削深度对已加工表面残余应力的影响更为显著.进行微米级的超精密车削试验,采用XRD对表层残余应力进行测量,对有限元仿真结果进行了验证,为硬铝合金超精密车削表面残余应力的控制打下理论基础.     

激光喷丸对AA2524铝合金疲劳和断裂性能的影响

为延长机身蒙皮材料服役寿命对AA2524铝合金进行激光喷丸处理,研究激光喷丸对AA2524铝合金疲劳和断裂性能的影响.对紧凑拉伸(CT)试样经不同的喷丸次数和单面/双面激光喷丸后采用显微硬度计、X射线残余应力仪和超景深显微镜进行表面完整性测量,激光喷丸后开展疲劳裂纹扩展试验(FCG)和断裂韧性实验(Kc),采用扫描电镜...     

激光表面热处理下Cu薄膜的疲劳性能

通过CO2激光器对试件进行激光表面热处理,对比处理前后试样的疲劳寿命,找出了最优激光工艺参数,并对其进行疲劳断口及表面微观结构分析,探求其微观机理.研究结果表明:激光表面热处理时激光扫描速率、功率密度对处理效果有显著影响;对于25μm厚工业纯Cu薄膜材料,激光功率密度为208 kW/cm2,扫描速率为25mm/s时,激光表面处理效果最佳,试件的疲劳寿命提高了2～3倍;在扫描电镜观测下发现,激光表面处理后试件表面形成1层淬硬区并产生残余压应力,使试件的疲劳强度明显增加,且激光表面处理的试件裂纹萌生后扩展至断裂的过程较为缓慢,断口出现疲劳条纹.     

LY12装甲铝合金焊接残余应力研究

采用钻孔-电测法对LY12铝合金垂直于焊缝方向的焊接残余应力及其分布规律、产生的原因进行了分析,探讨了残余应力的消除措施.研究表明：板厚为6mm的LY12铝合金的焊接残余应力呈双向应力状态;垂直于焊缝方向的残余应力,在焊缝上的应力较大,沿远离焊缝方向逐渐减小,纵向残余应力σx比横向残余应力σy大得多.热处理后的结头强度为236.5 MPa,比未处理的强度提高58.7%.     

激光复合处理K24超合金表面残余应力

利用激光冲击技术对经激光淬火形成的K24超合金先进行了复合处理,用X-350A型X射线应力仪测定了激光复合处理区的残余应力,同时分析了复合处理区在500℃回火处理工艺后的残余应力变化规律,并对K24超合金复合处理区疲劳寿命的影响进行了研究。结果表明,激光冲击处理K24超合金淬火区后的残余压应力为600 MPa以上,经500℃回火处理81、6 h后残余应力仍然大于基体的残余压应力,其回火稳定性较好,有利于提高K24超合金的疲劳寿命。     

多脉冲激光辐照增透膜产生热应力的数值模拟

研究并建立了多脉冲激光辐照Al2O3增透薄膜及K9玻璃基底的物理模型,采用有限元算法求解相应的热传导方程和热应力方程,得到了材料内部热应力场分布。数值模拟结果表明,材料内部环向力起主导作用,且温度冷却时,残余环向热应力沿径向移动,在低频情况下,先发生热应力损伤的是基底,后发生热应力损伤的是薄膜。研究成果可为激光与薄膜相互作用机理以及薄膜的抗激光损伤提供一定的理论依据和指导。     

基于MEMS技术的薄膜残余应力检测技术

薄膜材料在制备中都会产生一定的残余应力,而薄膜中残余应力的大小对整个微机电系统的性能和可靠性具有很大的影响.讨论了几种典型的残余应力检测方法,并分析了各自的特点.在此基础上,提出了一种整合微指针结构驱动器和测量探针的新型残余应力测试方法.其核心是设计出一种基于扫描探针的薄膜残余应力在线检测系统.     

不锈钢汽车排气管激光焊接残余应力

为了提高不锈钢管的冷加工成形性能,进一步优化相应焊接工艺,在对汽车排气管激光焊接温度场进行数值模拟研究的基础上,分析激光焊接汽车排气管残余应力.在考虑网格的疏密过渡以及材料力学性能参数随温度的变化条件下,分析激光焊接不锈钢管残余应力演变过程及分布特点,即滚轮挤压量越小,平均残余应力越小,但容易出现咬边和未焊透,在局部产生应力集中,更容易在焊接管冷加工时出现开裂;激光焊接线能量减小,轴向残余应力区域变窄,峰值应力增加.将激光焊接残余应力与钨极氩弧焊(TIG)+激光焊的残余应力进行对比实验,结果表明,不锈钢管TIG+激光焊残余应力与激光焊接具有相似的分布,分布区域相对变宽,焊轴向残余应力比激光焊接小,提高了焊接管冷加工成型性能.     

Analytical Modelling of Shot-peening Residual Stress on Welding Carbon Steel Surface Layer

The residual stress distribution was studied by an analytical model, due to shot peening on the welding carbon steel surface layer. The initial welding residual stresses before shot peening were taken into consideration in this analytical model. The Hertzian elastic contact theory was used to get the elastic compression stress state after impact on the surface layer. The initial welding stress field and the shot peening stress field would superpose and the welding surface layer would yield based on the elastic-plastic evaluation, then the residual stress after shot peening can be achieved. The influence of initial welding residual stress on the stress distribution after shot peening was analyzed and discussed. A series of experiments were carried out and the residual stress on the welding surface was determined by X-ray diffractometer before and after shot peening. The calculation results of the analytical model are consistent with the experimental results. The critical shot velocities when welding surface layer yielded and reverse yielded were calculated. While the welded joint surface material reversely yielded, the maximum compressive residual stress would not obviously increase with the increase of shot velocity, the thickness of the compressive stress layer would be increased. Welding residual tensile stress can enlarge the thickness of the compressive stress layer at the same shot velocity when reverse yield appeared.     

激光熔覆Co基合金应力场的数值模拟

为了分析co基合金熔覆过程的应力场,建立了激光熔覆预置co基合金粉末过程的三维模型,考虑温度变化对热物理参数的影响以及表面对流换热和辐射散热等影响因素,使用SYSWELD软件分析了激光熔覆过程中的应力场,并进行了试验验证。结果表明：通过比较分析扫描速度为5mm／s的涂层获得良好的冶金结合;工件残余应力均为拉应力,且最大值出现在z向距表面约2mm处,最大变形量出现在工件的边缘位置;随扫描速度的增加,工件的残余应力和变形均明显减小,这说明在其它工艺参数一定的前提下,适当降低扫描速度,能有效减小熔覆层的应力集中,获得质量优异的涂层。模拟结果为激光熔覆过程的工业化提供了理论依据。     

904L 在甲乙酮生产装置中开裂原因分析

在6 MPa 、155 ℃, pH 值为3～ 7 , 使用氢型树脂催化剂生产甲乙酮的环境中, 对904L 制水帽筛网网丝开裂失效进行了现场调研和腐蚀形态观测。通过904L 合金元素质量分数、腐蚀介质的测定和材料内部夹杂物、网丝残余应力来源、裂纹形态等分析与观察认为网丝开裂属于应力腐蚀开裂。阐述了材料内Ni 、Mo 、Cu 合金元素用量不足、C 含量超标、内部夹杂物多和残余应力高, 以及安装、运输过程中损伤钝化表面是应力腐蚀开裂失效的主要原因。说明了发生应力腐蚀开裂的过程是:催化剂与网丝表面形成缝隙, 缝隙内急速酸化, 当pH值降到904L 去钝化要求的值时, 缝隙内发生钝化膜全面的还原性破坏。构成了由缝隙内金属表面(活性区)-电解质溶液-缝隙外金属表面(钝化区)组成的宏观腐蚀电池。当缝隙内达到一定腐蚀深度时产生应力集中引发裂纹, 发生应力腐蚀开裂。裂纹垂直于网丝圆周方向并沿网丝径向发展, 达到网丝中性面时裂纹消失, 中性面内压应力区没有裂纹。因此, 网丝外表面深度较大的腐蚀坑内看不到裂纹。     

车削加工残余应力分布规律的实验研究

为了解决X射线车削剥层法残余应力测试中剥层方案的选择和抛光深度的确定的问题,应用单因素实验法研究了φ120低碳钢圆筒在不同车削条件下的残余应力分布状态,分析了进给量、车削速度和车削深度3个参量的变化对车削加工残余应力分布的影响规律．结果表明：车削参量对残余应力的分布影响很大,随车削深度的增加,残余应力影响层深度明显增加,当车削深度为0．25、0．75mm时,应力影响层深度分别为0．2、0．8mm;进给量和车削速度对表面残余应力影响较大,随进给量和车削速度的增大．表面残余拉应力增大．     

基于Deform-3D的镍基高温合金残余应力仿真分析

GH4169镍基高温合金应用广泛,但是属于难以加工的材料,而且已加工表面的残余应力很容易导致工件变形,从而影响工件的加工质量。应用Deform 3D软件,研究了不同切削用量下残余应力的变化规律。研究结果表明,切削速度的变化对表面残余应力的影响甚小|背吃刀量和进给量增大,表面残余应力随之增大|随着切削用量的增加,工件内部残余应力亦随之增加。     

Effects of laser heat treatment on salt spray corrosion of 1Cr5Mo heat resistant steel welding joints

The surface of 1Cr5 Mo heat-resistant steel welding joint was processed with CO2 laser, and the corrosion behaviors before and after laser heat treatment(LHT) were investigated in the salt spray corrosion environments. The microstructures, phases, residual stresses and retained austenite content of 1Cr5 Mo steel welding joint before and after LHT were analyzed with optical microscope and X-ray diffraction, respectively. The cracking morphologies and chemical compositions of corrosion products after salt spray corrosion were analyzed with field emission scanning electron microscopy(FESEM) and energy disperse spectroscopy(EDS), respectively, the polarization curves were measured on a PS-268 A type electrochemical workstation, and the mechanism of corrosion resistance by LHT was investigated as well. The results show that the passive film of original sample is destroyed owing to the corrosive media penetrating into the subsurface, resulting in the redox reaction. The content of residual austenite in the surface and the self-corrosion potential are increased by LHT, which is contributed to improving the capability of salt spray corrosion resistance.