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无吸收层激光喷丸2024-T351铝合金耐腐蚀性能研究

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中国激光 2024年第12期 112-121页

作者：夏雪峰周建忠缑延强黄蕾孟宪凯黄舒江苏大学机械工程学院

为研究无吸收层激光喷丸工艺对铝合金耐腐蚀性能的影响，选用3 mm光斑直径与50%搭接率，分别在1.1 GW/cm2与2.6 GW/cm2的激光功率密度下，采用Nd∶YAG脉冲激光对2024-T351铝合金试样表面进行喷丸处理，结合表面形貌、化学成分、微观组... 详细信息

为研究无吸收层激光喷丸工艺对铝合金耐腐蚀性能的影响，选用3 mm光斑直径与50%搭接率，分别在1.1 GW/cm2与2.6 GW/cm2的激光功率密度下，采用Nd∶YAG脉冲激光对2024-T351铝合金试样表面进行喷丸处理，结合表面形貌、化学成分、微观组织、物相、残余应力等，探索了不同激光功率密度下试样在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果显示：经过功率密度为1.1 GW/cm2的无吸收层激光喷丸处理后，试样表面形貌与微观组织得到了改善，表面形成了凸起与孔洞交错的多级结构及2～3μm厚的致密重熔氧化层，深度方向出现晶粒细化现象，在100μm深度处出现最大残余压应力。此外，相较于未处理试样与2.6 GW/cm2喷丸试样，1.1 GW/cm2喷丸试样的腐蚀电流密度分别降低了97.30%与82.46%，同时腐蚀后试样表面保持着完整的具有多孔特征的微纳结构，展现出最佳的抗腐蚀性能。无吸收层激光喷丸工艺显著提高了2024-T351铝合金表面的耐腐蚀性能。

关键词：激光技术激光喷丸 2024-T351铝合金电化学腐蚀表面形貌

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带筋壁板筋条双侧激光喷丸成形研究

电加工与模具 2024年第1期 46-51页

作者：李宝旺唐鑫森王印博江剑成胡永祥中车唐山机车车辆有限公司河北唐山064000 上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室上海200240

带筋壁板能显著提高飞行器的结构效率与气密性,是现代航空航天飞行器广泛采用的结构形式,而激光喷丸成形作为新型无模柔性成形工艺,是带筋壁板成形的有效工艺途径。带筋壁板的可喷丸区域包括筋条双侧与内外侧蒙皮,考虑筋条双侧喷丸可精... 详细信息

带筋壁板能显著提高飞行器的结构效率与气密性,是现代航空航天飞行器广泛采用的结构形式,而激光喷丸成形作为新型无模柔性成形工艺,是带筋壁板成形的有效工艺途径。带筋壁板的可喷丸区域包括筋条双侧与内外侧蒙皮,考虑筋条双侧喷丸可精确调控带筋壁板的几何形状,首先对带筋壁板筋条双侧激光喷丸的变形特征进行分析,并基于激光喷丸固有应变理论推导筋条双侧喷丸等效弯矩解析公式,进而建立筋条双侧喷丸等效弯矩数值模型。研究表明,建立的等效弯矩模型可为筋条双侧喷丸的带筋壁板激光喷丸成形的变形预测与工艺规划提供有效途径。

关键词：带筋壁板激光喷丸成形激光喷丸等效弯矩

激光喷丸DP980高强钢诱导的残余应力分布特性

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汽车工艺与材料 2024年第4期 50-56页

作者：王作伟崔凯刘牧熙上汽大众汽车有限公司仪征分公司扬州225000

为研究激光喷丸后DP980高强钢的残余应力分布特性,建立有限元分析模型,分析不同激光喷丸次数对材料表面及深度方向的应力分布影响规律。开展不同激光喷丸次数的强化试验,并对试样进行残余应力检测,验证试验与模拟结果的一致性。通过对... 详细信息

为研究激光喷丸后DP980高强钢的残余应力分布特性,建立有限元分析模型,分析不同激光喷丸次数对材料表面及深度方向的应力分布影响规律。开展不同激光喷丸次数的强化试验,并对试样进行残余应力检测,验证试验与模拟结果的一致性。通过对比激光喷丸前、后试样的表面粗糙度差异,发现激光喷丸后试样表面产生了塑性变形,并在表面形成均匀的残余压应力。在深度方向上,为达到材料内部应力平衡,试样芯部产生了低幅值的拉应力。随着激光喷丸次数的增加,材料表面诱导的残余应力幅值升高,产生更深的影响层。激光喷丸在材料表面诱导的残余压应力增加了零部件内部微裂纹的闭合力、延缓了裂纹扩展速率,可提高零部件的使用寿命及可靠性。

关键词：激光喷丸高强钢数值模拟残余应力

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激光喷丸强化对电化学充氢316L奥氏体不锈钢振动疲劳性能的影响

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稀有金属材料与工程 2022年第2期51卷 579-587页

作者：黄舒胡磊盛杰孟宪凯宋云剑鲁金忠周建忠江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013 江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

研究了激光喷丸强化对电化学充氢316L奥氏体不锈钢振动疲劳性能的影响。测试分析了不同激光功率密度喷丸316L不锈钢充氢试样的残余应力、显微硬度和微观组织结构,并对比研究其振动疲劳寿命和断口形貌。结果显示,激光喷丸诱导材料表层位... 详细信息

研究了激光喷丸强化对电化学充氢316L奥氏体不锈钢振动疲劳性能的影响。测试分析了不同激光功率密度喷丸316L不锈钢充氢试样的残余应力、显微硬度和微观组织结构,并对比研究其振动疲劳寿命和断口形貌。结果显示,激光喷丸诱导材料表层位错密度增加,并有效细化晶粒,抑制了氢原子的入侵,同时复杂晶界和高密度位错增殖结构阻碍了氢原子的聚集和扩散,降低了316L奥氏体不锈钢马氏体转变的程度,有助于抑制微裂纹的萌生;另一方面,激光喷丸诱导产生的高幅残余压应力,不仅抑制了氢原子的渗透,而且还提高了疲劳裂纹扩展阈值,减缓裂纹扩展速率。振动疲劳试验结果显示,激光喷丸316L不锈钢充氢试样的疲劳寿命均获得了显著提高,最大提升幅值可达79.36%,断口形貌分析进一步证明了激光喷丸可有效降低充氢试样疲劳裂纹扩展速率,提升材料断裂韧性,进而改善材料的振动疲劳特性。

关键词：激光喷丸 316L不锈钢氢脆振动疲劳疲劳断口形貌

激光喷丸对AA2524铝合金疲劳和断裂性能的影响

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Journal of Central South University 2022年第3期29卷 848-859页

作者：李松柏李湘梁伟刘义伦严宏志刘驰 School of Electrical and Mechanical Engineering Central South UniversityChangsha 410083China School of Mechatronics Engineering Changsha UniversityChangsha 410022China

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... 详细信息

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(K_(c)),采用扫描电镜对断口微观组织进行观测。结果表明:经激光喷丸处理后,CT试样的显微硬度和残余应力均显著提高;与母材(BM)相比,单面激光喷丸3次后试样疲劳寿命延长了2.4倍,断裂韧性提高了22%。

关键词： 2524铝合金激光喷丸疲劳裂纹扩展断裂韧性残余应力晶粒细化

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飞机受损件激光喷丸残余应力调控研究

华南理工大学学报（自然科学版） 2022年第3期50卷 73-79页

作者：张俊豪程秀全夏琴香程思竹华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640 广州民航职业技术学院飞机维修工程学院广东广州510403

论文基于残余压应力-激光喷丸搭接率的拟合关系式,设计出非均匀搭接率下的激光光斑位置路径;基于ABAQUS软件建立了7075-T6铝合金受损件激光喷丸有限元模型,实现了非均匀搭接率下激光喷丸有限元数值模拟并获得残余应力场的分布情况。结... 详细信息

论文基于残余压应力-激光喷丸搭接率的拟合关系式,设计出非均匀搭接率下的激光光斑位置路径;基于ABAQUS软件建立了7075-T6铝合金受损件激光喷丸有限元模型,实现了非均匀搭接率下激光喷丸有限元数值模拟并获得残余应力场的分布情况。结果表明,采用非均匀搭接率的激光喷丸方法可使试样表面在打磨或受到拉伸载荷后仍处于应力均匀分布的状态;通过增加搭接率调控残余应力值的大小,还可实现修复件表面在受到拉伸载荷时处于均匀压应力状态,从而抑制疲劳裂纹的萌生和扩展。试验结果与模拟结果一致,验证了模型的可靠性。

关键词： 7075铝合金受损件激光喷丸非均匀搭接残余应力调控

激光喷丸强化TC6钛合金的振动疲劳寿命及断口形貌分析

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航空制造技术 2022年第4期65卷 73-79页

作者：孟宪凯张正烨周建忠杨祥伟冷旭忞江苏大学镇江212013

为了研究TC6钛合金激光喷丸强化(Laser Shocking Peening,LSP)处理后对振动疲劳寿命的影响,采用不同喷丸次数的方法对TC6钛合金进行LSP处理,采用振动疲劳测试系统对振动试样进行振动疲劳测试,用X射线衍射仪和显微硬度计测试LSP前后试样... 详细信息

为了研究TC6钛合金激光喷丸强化(Laser Shocking Peening,LSP)处理后对振动疲劳寿命的影响,采用不同喷丸次数的方法对TC6钛合金进行LSP处理,采用振动疲劳测试系统对振动试样进行振动疲劳测试,用X射线衍射仪和显微硬度计测试LSP前后试样的残余应力和硬度,研究LSP对TC6钛合金振动疲劳性能的影响,使用透射电子显微镜(TEM)观察LSP后的微观组织变化,最后采用扫描电子显微镜(SEM)对试样的振动疲劳断口进行观察,研究LSP对TC6钛合金振动疲劳断口形貌的影响。结果表明,LSP后TC6钛合金发生强烈塑性变形,产生大量的位错,能够抑制TC6钛合金试样中疲劳裂纹的萌生和扩展,改善材料的力学性能,从而有效地提高TC6钛合金试样的振动疲劳寿命。

关键词：激光技术激光喷丸 TC6钛合金振动疲劳疲劳断口形貌

激光喷丸作用下TC4双相钛合金HCP结构位错组态及性能研究

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应用激光 2022年第10期42卷 99-105页

作者：周晓刚纪飞飞苏州健雄职业技术学院智能制造学院江苏苏州215411 江苏大学机械工程学院江苏镇江212003

对双相钛合金开展激光喷丸强化处理,研究密排六方(HCP)结构超高应变率塑性变形作用下位错组态演变规律及性能变化。结果表明:激光冲击波力学效应可以诱导材料表层生成残余压应力,促进晶粒细化,且随着喷丸次数的增加,晶粒细化效果越明显... 详细信息

对双相钛合金开展激光喷丸强化处理,研究密排六方(HCP)结构超高应变率塑性变形作用下位错组态演变规律及性能变化。结果表明:激光冲击波力学效应可以诱导材料表层生成残余压应力,促进晶粒细化,且随着喷丸次数的增加,晶粒细化效果越明显,残余压应力值和影响层深度越大。激光喷丸作用下,HCP结构位错组态演变规律可以描述为:对于原始试样(平均晶粒尺寸d=21.33μm),以位错和位错为主;单次强化(平均晶粒尺寸d=9.65μm)后,部分不稳定的位错分解成了位错和位错;多次强化(平均晶粒尺寸d=4.55μm)后,更多的滑移系被激活,主要为稳定的位错和位错。HCP结构的硬度和弹性模量均随着强化次数的增加而增大,但是增幅减弱。

关键词：激光喷丸 HCP结构晶粒细化位错组态力学性能

激光喷丸搭接率对300M钢组织和性能的影响

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河南科技大学学报（自然科学版） 2023年第5期44卷 16-24,M0003页

作者：张志勇石如星殷立涛庞庆海李志龙熊毅中信重工机械股份有限公司河南洛阳471039 智能矿山重型装备全国重点实验室河南洛阳471039 洛阳中重铸锻有限责任公司河南洛阳471039 河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471023 河南科技大学有色金属共性技术河南省协同创新中心河南洛阳471023

对300M钢进行不同搭接率的激光喷丸处理,借助扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪及三维表面形貌仪等研究了不同激光喷丸搭接率下300M钢组织和性能的变化规律。结果表明:激光喷丸使300M钢表层形成了梯度纳米结构,表层针状回火马氏体破碎形... 详细信息

对300M钢进行不同搭接率的激光喷丸处理,借助扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪及三维表面形貌仪等研究了不同激光喷丸搭接率下300M钢组织和性能的变化规律。结果表明:激光喷丸使300M钢表层形成了梯度纳米结构,表层针状回火马氏体破碎形成纳米晶,局部区域产生非晶化转变,亚表层组织产生一定塑性变形,形成大量的位错及孪晶等晶体缺陷,芯部仍保留着针状回火马氏体结构。由于激光光斑能量固有的空间高斯分布特征,300M钢表面发生物质流动形成冲击凹坑,并产生大量的表面微裂纹。随搭接率的增加,激光喷丸300M钢的表面粗糙度降低,表层强化区域增加,表层晶粒尺寸减小。激光喷丸处理提高了300M钢的强度和塑性,且表层断口形貌特征向韧-脆混合型断裂转变。

关键词： 300M钢激光喷丸搭接率梯度纳米结构微观组织力学性能