激光沖擊波強化技術及微觀塑性變形機制

前言
第1章緒論1
1.1引言1
1.2激光沖擊波強化裝備的研究概況3
1.3激光沖擊波強化技術研究現(xiàn)狀和應用6
1.3.1激光沖擊波強化理論研究6
1.3.2激光沖擊波強化關鍵工藝和宏觀性能8
1.3.3金屬材料激光沖擊波強化的微觀機理11
1.4典型激光沖擊波強化的工業(yè)應用13
1.5激光沖擊波強化結(jié)構(gòu)金屬的研究意義17
參考文獻18
第2章激光沖擊鋁合金的表面完整性22
2.1試驗材料及方法22
2.2試驗和測量設備23
2.2.1激光沖擊波強化系統(tǒng)23
2.2.2納米壓痕測試系統(tǒng)29
2.2.3殘余應力測試設備及方法32
2.2.4表面輪廓和粗糙度測試33
2.3激光沖擊波強化鋁合金表面完整性研究34
2.3.1單次沖擊鋁合金不同區(qū)域的納米硬度和彈性模量34
2.3.2單次沖擊鋁合金表面輪廓和粗糙度37
2.3.3多次沖擊鋁合金葉片殘余應力和微觀硬度變化39
2.4橢圓光斑激光沖擊鋁合金的殘余應力分布）4
2.5本章結(jié)論51
參考文獻52
第3章激光沖擊鋁合金的拉伸性能和疲勞性能54
3.1試驗方法和測量設備54
3.2不同應變速率下激光沖擊鋁合金的拉伸性能56
3.2.1應變速率對激光沖擊前后鋁合金應力-應變曲線的影響56
3.2.2應變速率對激光沖擊后鋁合金斷口形貌的影響59
3.3不同沖擊方式下鋁合金的疲勞性能61
3.4本章結(jié)論64
參考文獻64
第4章激光沖擊鋁合金微觀組織演化及晶粒細化機制67
4.1試驗材料和方法67
4.2試驗設備和測試方法68
4.3單次激光沖擊鋁合金微觀組織變化69
4.3.1深度方向的腐蝕性能和成分變化69
4.3.2深度方向的微觀組織結(jié)構(gòu)71
4.3.3單次激光沖擊鋁合金的強化機制72
4.4多次激光沖擊鋁合金微觀組織變化74
4.4.1多次沖擊下塑性變形層不同區(qū)域深度及晶粒形貌74
4.4.2多次沖擊下塑性變形層不同區(qū)域的微觀結(jié)構(gòu)77
4.4.3多次激光沖擊鋁合金的增強機制79
4.4.4激光沖擊波力學效應晶粒細化中的動態(tài)再結(jié)晶過程83
4.5激光沖擊鋁合金空位簇結(jié)構(gòu)缺陷及形成機制84
4.5.1激光沖擊鋁合金空位簇缺陷86
4.5.2激光沖擊鋁合金空位簇缺陷的形成機制87
4.6本章結(jié)論89
參考文獻89
第5章激光沖擊鋁合金塑性變形的理論模型及計算94
5.1數(shù)學模型的建立95
5.1.1條件假設95
5.1.2板料表面凹坑深度97
5.2激光沖擊波強化鋁合金塑性變形的理論計算104
5.3本章結(jié)論109
參考文獻109
第6章激光沖擊奧氏體不銹鋼的表面完整性111
6.1試驗設備112
6.2試驗材料和方法113
6.3不同載荷下激光沖擊奧氏體不銹鋼的納米硬度和彈性模量變化113
6.4激光沖擊奧氏體不銹鋼殘余應力變化116
6.5激光沖擊奧氏體不銹鋼表面形貌研究117
6.5.1表面波紋度的變化119
6.5.2表面粗糙度的變化120
6.5.3加工紋理和方向122
6.5.4表面結(jié)構(gòu)的復合特征123
6.5.5復合結(jié)構(gòu)特征的形成機理124
6.6激光沖擊對奧氏體不銹鋼摩擦磨損性能的影響125
6.7本章結(jié)論129
參考文獻129
第7章不同應變速率下激光沖擊不銹鋼的拉伸性能和斷口形貌131
7.1試驗設備、材料和方法132
7.2激光沖擊奧氏體不銹鋼試驗134
7.3激光沖擊波強化后試樣的拉伸試驗134
7.4激光沖擊次數(shù)對試樣抗拉強度的影響134
7.5應變速率對激光沖擊試樣抗拉強度和流動應力的影響136
7.6應變速率和激光沖擊次數(shù)對試樣斷口形貌的影響139
7.7本章結(jié)論143
參考文獻144
第8章激光沖擊奧氏體不銹鋼微觀組織演化及晶粒細化機制146
8.1試驗設備146
8.2試驗材料和測試方法147
8.3單次激光沖擊奧氏體不銹鋼微觀組織變化147
8.3.1深度方向的金相組織變化147
8.3.2沖擊區(qū)域的典型微觀組織結(jié)構(gòu)變化147
8.4多次激光沖擊奧氏體不銹鋼深度方向微觀組織演變149
8.5激光沖擊次數(shù)對奧氏體不銹鋼表面微觀形貌的影響152
8.6激光沖擊奧氏體不銹鋼空位簇結(jié)構(gòu)156
8.7本章結(jié)論157
參考文獻158
第9章激光沖擊奧氏體不銹鋼的抗應力腐蝕性能160
9.1試驗材料和激光沖擊參數(shù)161
9.2應力腐蝕加速試驗162
9.3應力腐蝕開裂時間比較及對應的裂紋形貌164
9.4三種U形試樣外表面應力分布狀態(tài)165
9.5激光沖擊提高奧氏體不銹鋼抗腐蝕行為的作用機理167
9.6本章結(jié)論171
參考文獻172
第10章激光沖擊不銹鋼焊接件和微織構(gòu)的力學性能173
10.1激光沖擊不銹鋼焊接件后力學性能和斷口分析173
10.1.1試樣材料和試驗方法174
10.1.2激光沖擊對激光焊接處力學性能的影響175
10.1.3激光沖擊對激光焊接處斷口形貌的影響178
10.1.4多次激光沖擊焊接件的韌窩形成機制179
10.2激光沖擊不銹鋼微織構(gòu)制備高性能非光滑表面181
10.2.1試樣材料和試驗方法182
10.2.2激光沖擊波強化對激光微織構(gòu)表面的力學性能的影響183
10.3本章結(jié)論186
參考文獻186
第11章激光沖擊低碳鋼的表面力學性能189
11.1試驗設備、材料和方法189
11.2激光沖擊對低碳鋼表面和深度殘余應力的影響192
11.3激光沖擊對低碳鋼表層微觀硬度的影響194
11.4激光沖擊對低碳鋼表面粗糖度的影響194
11.5本章結(jié)論197
參考文獻198
第12章激光沖擊低碳鋼的微觀強化機理199
12.1試樣制備和試驗方法200
12.2微觀結(jié)構(gòu)演變及晶粒細化機制200
12.2.1多次激光沖擊低碳鋼微觀組織結(jié)構(gòu)演變200
12.2.2多次激光沖擊低碳鋼深度方向微觀組織的演變202
12.2.3多次激光沖擊低碳鋼的強化機理205
12.3激光沖擊低碳鋼的摩擦學性能207
12.3.1試驗材料和試驗方法207
12.3.2不同激光能量對低碳鋼摩擦學性能影響207
12.3.3不同激光沖擊次數(shù)對低碳鋼摩擦學性能的影響210
12.3.4激光沖擊低碳鋼的磨損機理分析212
12.4本章結(jié)論218
參考文獻218