喷砂对6082铝合金焊接接头残余应力的影响

采用喷砂对铝合金车体用6082铝合金进行了表面处理。采用X射线衍射法测试并对比分析对接、搭接和十字焊接接头喷砂处理前后的残余应力。结果表明,喷砂处理前,对接、搭接和十字焊接接头的纵向残余应力均呈双峰状分布,最大残余应力出现在焊趾附近区域,而横向残余应力呈多峰状分布;喷砂处理后,其纵向和横向应力均呈现为压应力状态,并且应力跨度显著减小,应力分布更均匀。残余压应力的存在可以有效抑制表面裂纹的萌生,提高其疲劳强度和延长使用寿命。     

表面处理对7系铝合金MIG焊对接接头力学性能的影响

喷砂、喷丸可以有效地改善焊接接头的表面残余应力状态,提高力学性能。本文比较了相同工艺条件下利用钢丸、玻璃丸、棕刚玉表面强化对7B05铝合金MIG焊对接接头表面形貌、表面残余应力及疲劳寿命的影响。结果表明:丸粒形状对试件表面完整性具有显著影响;喷砂、喷丸后表面形成较大的残余压应力;喷丸可使接头疲劳寿命提高,而喷砂处理反而降低了接头的疲劳寿命。     

镍基高温铸造合金表面渗铝层强化工艺研究

利用振动光饰强化方法实现了镍基高温铸造合金表面渗铝层的强化,研究了两个工艺对其力学性能与组织的影响。结果表明:试样渗铝层都包含Ni Cr以及Ni Al两类物相,经过水喷砂处理以及水喷砂处理+振动光饰处理的试样晶粒出现细化,且衍射峰往低角度方向出现偏移。经过渗铝+水喷砂处理+振动光饰强化处理后,试样表面残余压应力为515 MPa,最大残余应力出现在离表层0.1 mm的深度位置;随着深度增加,残余压应力值不断减小。通过渗铝+水喷砂处理+振动光饰表面强化处理,试样的疲劳寿命可以达到16.64×105h,是渗铝试样的4.5倍,利用振动光饰强化使材料疲劳性能显著提升。     

硬质合金后处理过程中残余应力的研究

综述了硬质合金残余应力的形成机理、分析方法以及后续处理过程中残余应力的研究现状。硬质合金中残余应力的形成是由于受到不均匀的应力场、应变场、温度场的影响;其分析方法主要有X射线衍射法、中子射线衍射法、数值分析法。喷砂(丸)处理使合金表面产生残余压应力,其大小与介质大小、喷射压力、喷射时间等因素有关;电火花加工后的硬质合金表面的WC相中存在残余拉应力,而磨削和抛光后的表面中存在残余压应力;表面处理会导致残余应力的符号、大小和在分布产生复杂的变化。深入研究残余应力的数值模拟方法、探索切削过程中的残余应力演变和开发缓解消除残余拉应力的后处理工艺是今后的研究方向。     

7075铝合金喷砂表面残余应力在疲劳过程中的松弛规律

对7075高强铝合金进行喷砂强化,采用X射线衍射法研究循环载荷作用下疲劳过程中喷砂表面残余应力的松弛规律。结果表明,残余应力的松弛主要发生在疲劳过程开始的100个周期内,其中大幅度松弛发生在初始10个周期内,1000次循环后残余应力基本稳定。不同应力水平下的松弛行为表明,循环应力达到疲劳极限以上时,残余应力松弛的幅度和速率都较大。经过150℃×2h保温处理的试样其表面残余应力显著降低,且疲劳过程中应力松弛的幅度和速率都降低。表面喷丸或喷砂强化试样大多在表面强化层下的拉应力区域产生裂纹,疲劳累积损伤理论也表明疲劳损伤是可以累加的,故表面存在一定数值的残余压应力并不能说明试样没有发生疲劳损伤,工程上不能只依据表面残余应力来判定材料的疲劳性能。     

喷砂处理对Al-Zn-Mg合金焊接接头应力腐蚀性能的影响

采用慢应变速率应力腐蚀方法研究喷砂处理对高速列车车体材料A7N01铝合金焊接接头应力腐蚀性能的影响。试验结果表明,经喷砂处理后,A7N01铝合金焊缝的残余拉应力转变为压应力,同时接头整体应力降低,趋于均匀分布。经喷砂处理后,A7N01铝合金焊接接头在3.5%NaCl中的应力腐蚀敏感指数降低,断口未呈现脆性断裂特征,表明喷砂处理增强了其抗应力腐蚀能力。喷砂试样表面均匀分布的压应力,降低了在外加载荷作用下焊缝所承受的拉应力,增加了焊接接头的强度。同时,表面压应力层的存在抑制了接头在腐蚀环境中裂纹的萌生,从而减少腐蚀介质向内部的扩散和作用,增强了焊接接头的抗应力腐蚀能力。     

微喷砂时间对陶瓷刀具表面完整性影响研究北大核心

针对陶瓷刀具高速切削高温合金时刀具磨损严重的问题,采用微喷砂处理技术对Sialon基陶瓷刀具表面进行处理,研究喷砂时间对Sialon基陶瓷刀具表面完整性(微观形貌、表面粗糙度、维氏硬度、断裂韧度、残余压应力)的影响规律,提升陶瓷刀具表面完整性,从而提高刀具耐磨性。研究表明:在喷砂4 min、喷砂压强0.4 MPa的条件下,陶瓷表面微观缺陷得到改善,断裂韧度提升32%,残余压应力提升12%,可以获得综合水平较高的表面完整性,为陶瓷刀具微喷砂处理参数的选择提供理论性指导,有助于提升陶瓷刀具表面完整性。     

喷砂处理对铝合金车体焊接残余应力分布规律的影响

选取某型号的铝合金焊接车体,采用喷砂工艺对铝合金车体进行了表面处理.采用X射线衍射法残余应力测试技术,对铝合金车体的重点部位——车顶及侧墙区域喷砂前后的焊接残余应力进行了测试研究.结果表明,喷砂前测试的焊缝区域纵向残余应力呈现拉应力状态,而横向残余应力没有规律性分布,并且在两个应力方向应力梯度比较大.经过喷砂处理后,焊...     

转向架侧梁生产及服役过程中的焊接残余应力研究

采用X射线衍射法(XRD)测试转向架侧梁在制造过程及疲劳试验过程中同一部位焊接的残余应力,获得焊接残余应力在生产及服役过程中的变化规律,为改进转向架制造工艺提供理论支撑。结果表明:侧梁来料基础件表面为压应力;转向架大部件焊后及热调修后残余应力整体分布不均匀,存在高值拉伸应力;构架热处理后焊接残余应力大幅度降低,残余应力趋于均匀化;构架喷砂后,焊接残余应力由拉应力转变为压应力,并在构架表面形成有利于疲劳性能的压应力层;构架疲劳试验600万次时,残余压应力不会发生松弛;构架疲劳试验1 200万次后,构架表面的残余压应力大幅度下降,应力逐渐松弛重新分布,且分布更为均匀。     

激光冲击处理对奥氏体不锈钢薄板焊接接头表面残余应力的影响

利用激光冲击对AISI202奥氏体不锈钢薄板焊接接头进行了表面强化处理,采用X射线衍射法测定其激光冲击处理后的表面残余应力,分析了单次冲击和搭接冲击两种工艺下焊接接头表面残余应力场分布。结果表明,经搭接激光冲击处理后,AISI202焊接接头显微硬度提高了约50%,纵向残余压应力σx达到395 MPa,横向残余压应力σy达到456 MPa,显著增强表面残余压应力,并使得残余压应力趋向均匀。     

硬质合金数控刀片刃口及表面强化处理工艺研究

刃口和表面强化处理是制备涂层硬质合金数控刀片必不可少的工序。本文主要研究毛刷钝化抛光法和湿喷砂法对数控刀片刃口和表面强化处理的工艺效果。分别采用两种方法对同一型号硬质合金数控刀片进行处理,使刀片刃口尺寸结构相同。采用相关检测设备观察刀片刃口和表面形貌,检测处理后的刀片刃口粗糙度、表面粗糙度和表面残余应力,并通过切削实验对比刀片刃口强度和耐用度。结果表明:毛刷钝化抛光法比湿喷砂法处理的硬质合金数控刀片刃口粗糙度小;湿喷砂法比毛刷钝化抛光法处理的硬质合金数控刀片表面粗糙度更小,表面形貌更加均匀,表面残余应力更大;湿喷砂法相比毛刷钝化抛光法处理的硬质合金刀片刃口强度提高47%,刀片耐用度提高28%。     

内表面喷砂处理对锆合金包壳管性能的影响

喷砂处理对锆合金包壳管材性能的影响,是通过国产锆-4合金成品管内表面喷砂处理前、后的表面硬度、周向残余应力、粗糙度及管材的吸氢性能,抗碘应力腐蚀破损性能和抗腐蚀性能的检测分析取得的。实验结果证明喷砂处理对锆合金包壳管材的性能有不同程度的改善。喷砂处理对管材性能的提高有利于核电站长期运行的安全性和经济性。     

残余应力对U75V重轨钢疲劳裂纹扩展速率的影响

通过残余应力测试仪Stress3000测试了不同工艺处理U75V重轨钢表面残余应力,利用Sinco Tec疲劳试验机研究了残余应力对疲劳裂纹扩展速率的影响,并对疲劳断口形貌进行了观察。结果表明:不同工艺处理U75V重轨钢表面残余应力均为压应力,淬火态试样表面平均残余应力大于轧态试样;随退火温度升高和退火时间延长,试样表面残余应力下降明显。随表面残余压应力的增大,疲劳裂纹常数m值逐渐减小,即裂纹扩展速率随着表面残余压应力的增加而减小。断口形貌观察发现表面残余压应力较大时,断口疲劳辉纹更为细小,有利于降低表面疲劳裂纹扩展速率。     

热处理对表面纳米化工业纯锆疲劳性能影响研究

采用表面机械研磨处理(SMAT)对工业纯锆进行表面强化,使材料表面组织细化并引入残余压应力,通过热处理(HT)使表层残余压应力释放而纳米晶尺寸保持不变。利用光学显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)对试样表层显微组织进行表征,利用X射线应力仪测试距试样表面不同深度处残余应力,通过四点弯曲疲劳实验对热处理前后试样疲劳性能进行测试,利用扫描电子显微镜(SEM)对疲劳断口形貌进行观察,探讨晶粒细化及残余压应力对疲劳性能的影响。结果表明：SMAT使工业纯锆表层形成150μm左右变形层且最表面晶粒细化至35 nm左右,并得到深度为334 μm最大应力为-695.5MPa的残余压应力层;热处理后SMAT处理工业纯锆表层残余压应力场深度减至115μm、最大压应力降为-148.8MPa,残余压应力场的变化对裂纹源位置及材料的疲劳极限影响明显。SMAT处理使工业纯锆疲劳极限较未处理试样提升23%;通过热处理使其表层残余压应力释放后,其疲劳极限较未SMAT处理试样疲劳极限提高13%。     

激光冲击处理后X80焊接接头表面质量对腐蚀性能的影响

利用激光冲击波对X80管线钢焊接接头进行强化处理,用金相显微镜、光学轮廓仪分析激光冲击处理前后金相组织与表面粗糙度,并用应力测试仪测试了激光冲击处理前后残余应力和残余奥氏体的变化,分析了激光冲击波改善焊接接头表面质量的机理.结果表明,激光冲击处理后焊接接头表面晶粒细化,表面粗糙度有所提高;激光冲击处理形成了残余压应力,残余奥氏体向马氏体转化;激光冲击处理后表面粗糙度和残余奥氏体对慢拉伸性能的影响起主要作用,内积功下降3.8%;激光冲击处理后应力腐蚀敏感指数I_SCC由50.94%下降至45.10%,残余压应力和晶粒细化是提高其抗应力腐蚀的主要机制.     

激光清洗轨道车辆油漆涂层基材性能研究

轨道车辆返修时需要将车体原有涂层去除,传统喷砂处理方式会造成环境污染等问题。激光清洗作为一种新兴的绿色清洗方式,对环境几乎无污染,因此使用激光清洗代替传统的喷砂处理方式去除油漆涂层。使用波长1 064 nm的光纤脉冲激光对轨道车辆车体油漆涂层进行清洗,进行基体相关性能评估。使用表面粗糙度仪和显微硬度仪对清洗前后铝基体的表面粗糙度和显微硬度进行检测,使用万能拉伸试验机和X射线残余应力分析仪对激光清洗前后铝基体的拉伸性能和表面残余应力进行检测。结果表明,激光清洗前后基体表面粗糙度分别为6.03μm和6.16μm,满足轨道车辆表面漆层再涂装要求;激光清洗后基体表面硬度由HV64.47提高到HV72.54,基体拉伸性能基本不变,表面残余应力由拉应力变为压应力。     

搭接次数对40Cr钢激光冲击残余应力分布的影响

利用Nd:YAG激光器对40Cr表面进行不同光斑搭接率的激光冲击强化处理。采用XRD-350A型X射线衍射仪对冲击后表面不同搭接区域的残余应力进行分析。结果表明:激光冲击后的表面残余压应力明显大于未冲击的表面残余压应力。当光斑搭接率为50%时,测得的最小残余压应力为基体的3.3倍。随光斑搭接率的增加,不同搭接区域表面的平均残余压应力随之增加。搭接率50%时表面平均残余压应力为搭接率30%时表面平均残余压应力的1.36倍。随着搭接次数的增加,表面残余压应力也随之增加,而增幅随之减小。     

表面纳米化工业纯锆的显微组织与残余应力研究

对工业纯锆进行了不同时间的机械研磨处理(SMAT),利用透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对试样表层平均晶粒尺寸和平均微观畸变进行了分析表征,采用光学显微镜(OM)观察了试样的横截面显微组织,利用X射线应力仪测试了试样距表面不同深度的宏观残余应力。结果表明,SMAT处理可以实现工业纯锆的表面纳米化,并且在试样的最表层形成了厚约10μm的纳米结构。试样表面平均微观畸变随着SMAT处理时间的增加逐渐增大,处理时间为60 min时,平均微观畸变约为0.41%。试样表层的宏观残余应力为压应力,且表层残余压应力由表面到基体先增大而后减小。随着处理时间的增加,试样表面残余压应力σsrs先增大而后减小;最大残余压应力σmrs先增大而后趋于稳定,约为–620 MPa;最大残余压应力距表面的距离Zm和残余压应力场深度Z0均逐渐增大。     

碳含量及冷却速率对钢件淬火残余应力的影响

研究了直径为ø12 mm、长度为50 mm的SAE8620、SAE8625及SAE8627钢试棒淬火后表面残余应力与碳含量及冷却速率的关系。研究结果表明在渗碳淬火处理后零件表面均为残余压应力,其值大小在200~600 MPa;随着碳含量和冷却速率的增加,心部硬度值增加,表面残余压应力值减小;同种碳含量的试样心部硬度相同时,冷却速率越高,表面残余压应力的值越小;采用较低的冷却速率有利于提高表面的残余压应力。     

Inconel718高温合金磨料水喷丸改性形变层特征研究

文章探索后混合磨料水喷丸(Abrasive Waterjet Peening,AWP)工艺参数对Inconel718合金形变层特征的影响规律。采用不同靶距及喷嘴移动速度对Inconel718合金进行AWP处理,对表面形貌、粗糙度、显微组织、显微硬度梯度及残余应力场分布等开展对比实验。结果表明:随着靶距及喷嘴移动速度的增大,表面粗糙度、表面硬化程度、表面残余压应力及最大残余压应力值都呈减小的变化趋势,而最大残余压应力位置和残余压应力层深基本不受其影响。