激光冲击强化9Cr18钢及协同制备表面微坑研究

作     者：陈秀玉 林郁茹 李科林 陈俊英 蒋清山 方芳 许志龙 黄国钦 CHEN Xiuyu;LIN Yuru;LI Kelin;CHEN Junying;JIANG Qingshan;FANG Fang;XU Zhilong;HUANG Guoqin

作者机构：集美大学海洋装备与机械工程学院福建厦门361000 华侨大学福建厦门361000 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2024年第53卷第11期

页      面：193-204页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：福建省自然科技基金青年项目(2021J05168) 福建省自然科学基金面上项目(2021J01855) 福建省重大专项(2022HZ024009) 福建省科技厅项目(2021HZ024006) 

主　　题：9Cr18钢 激光诱导 表面织构 表面形貌 激光参数 

摘      要：目的探索9Cr18钢经激光冲击强化后,二次激光冲击制备表面微坑的可行性和相关工艺。方法利用不同工艺参数对9Cr18钢试样进行单点冲击,使用激光共聚焦对单点冲击诱导的微坑进行轮廓形貌检测,使用显微硬度仪测量微坑区域的硬度;通过激光冲击对9Cr18钢进行全覆盖表面强化,并进行二次激光冲击,以制备表面微坑。结果对于单点冲击,表面凹坑深度随着激光冲击能量的增大而增大,并非呈线性增大。当冲击能量为12 J时,凹坑深度达到38.39μm。对于同能量单点双次冲击,其凹坑深度比单点冲击大。当冲击能量为12 J时,双次冲击深度最大达到49.05μm。在能量梯度叠加冲击时,以6 J为第1次冲击能量,将第2次冲击能量提高到12 J,此时凹坑深度达到58.61μm。对于不同脉宽冲击,在脉宽为26 ns时,不同能量冲击的凹坑深度均达到最深。经激光冲击强化后,采用不同能量进行二次冲击,在能量为12 J时凹坑深度为19.79μm。采用不同脉宽进行二次冲击,在脉宽为22、26 ns时,凹坑深度为13.61μm。结论表面微坑的深度随着能量、脉冲宽度和冲击次数的增加而增加;表面微坑的硬度随着能量和次数的增加而增大,硬度随着脉宽的增加呈先减小后增大的趋势;采用激光冲击工艺协同处理,可以强化9Cr18钢表面,并制备出一定深度的微坑,可为激光冲击对9Cr18钢的强化及表面织构化提供理论指导和工艺基础。