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金属热处理 2016年第9期41卷 99-102页

作者：回丽杨林青许良王磊周松刘鹏沈阳航空航天大学国防重点学科实验室辽宁沈阳110136 沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁沈阳110136

运用X射线应力测试仪、硬度仪、金相显微镜、扫描电镜(SEM)对超声挤压TC6钛合金疲劳试样的残余应力、硬度及显微结构进行了测量分析,探讨超声挤压工艺对TC6钛合金疲劳性能的影响。结果表明:经超声挤压后,TC6钛合金疲劳性能并没有显著提... 详细信息

运用X射线应力测试仪、硬度仪、金相显微镜、扫描电镜(SEM)对超声挤压TC6钛合金疲劳试样的残余应力、硬度及显微结构进行了测量分析,探讨超声挤压工艺对TC6钛合金疲劳性能的影响。结果表明:经超声挤压后,TC6钛合金疲劳性能并没有显著提升,与精加工试样对比发现,在750、850和950 MPa应力下的疲劳寿命分别下降了42.78%、20.06%和88.91%。经观察其内部存在放射状疲劳源,且疲劳源处存在相对大面积、多区域的暗色斑点,最终导致疲劳寿命降低。

关键词： TC6钛合金超声挤压强化疲劳性能残余应力

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高速列车车轴材料超声挤压强化技术研究

高速列车车轴材料超声挤压强化技术研究

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作者：王会英北京交通大学

学位级别：硕士

生产中·常采用挤压等常规的光整工艺来提高工件的表面质量。但常规挤压中的作用力一般都比较大,工件表面金属光整强化效果不理想。另外,磨削也是印轴外圆的精加工方法,但磨削加工容易产生磨削裂纹,致使车轴的疲劳寿命大大降低。超声强... 详细信息

生产中·常采用挤压等常规的光整工艺来提高工件的表面质量。但常规挤压中的作用力一般都比较大,工件表面金属光整强化效果不理想。另外,磨削也是印轴外圆的精加工方法,但磨削加工容易产生磨削裂纹,致使车轴的疲劳寿命大大降低。超声强化技术是一种理想的工件表面强化技术。本文基于超声振动挤压强化技术,研究了其对普通车轴用钢40钢,高速列车专用30CrMoA车轴钢的强化表面的影响,对比分析了超声振动挤压强化前后工件表面外观、表面粗糙度、表面硬度、摩擦磨损、耐腐蚀性、横断面组织、拉伸性能、残余应力、半高宽等特征的变化。结果表明：超声强化后的试件表面达到了很好的镜面效果,表面光滑且具有金属光泽;表面粗糙度在前道工序的基础上下降了94%左右;表面耐腐蚀性得到提高,腐蚀物不易渗透到材料内部;表面组织变得均匀细密,形成了纳米晶层;原来的残余拉应力可以被调节成为压应力,残余压应力层的深度可以达到近2mm,有效地阻止了疲劳裂纹的萌生和扩展,有利于提高金属材料的疲劳强度和使用寿命。结合基础理论探讨了最优的超声挤压强化工艺参数,实现了强化质量和效率并重的高速列车空心车轴超声表面挤压强化技术。分析了超声波在该技术中的作用,研究了超声振动挤压强化的机理。利用ABAQUS有限元分析方法,研究了超声强化的熨平机理,建立了振动挤压强化有限元模型,进行了变形及应力分析,数值模拟分析超声振动挤压强化过程,为工程应用提供了参考依据。

关键词：超声挤压强化残余应力表面粗糙度耐腐蚀性超声强化机理

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30CrMoA车轴材料超声表面挤压强化技术研究

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应用基础与工程科学学报 2015年第S1期23卷 177-184页

作者：张勤俭王会英刘月明曹建国北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

为了提高车轴疲劳强度,本文基于超声挤压强化技术,研究了其对列车专用30CrMoA车轴钢加工表面的影响.对比分析了超声挤压强化前后工件表面外观、表面粗糙度、残余应力等特征的变化,绘制了残余压应力沿层深分布的曲线.结果表明:超声强化... 详细信息

为了提高车轴疲劳强度,本文基于超声挤压强化技术,研究了其对列车专用30CrMoA车轴钢加工表面的影响.对比分析了超声挤压强化前后工件表面外观、表面粗糙度、残余应力等特征的变化,绘制了残余压应力沿层深分布的曲线.结果表明:超声强化后的试件表面达到了很好的镜面效果,表面光滑且具有光泽,消除了前道工序残留的环状纹路;表面粗糙度得到改善,粗糙度数值由原来的3.746μm降低到0.2μm左右,在前道工序的基础上下降了95%左右;原来的残余拉应力可以被调节成为压应力,残余压应力层的深度可以达到近2mm,阻止了疲劳裂纹的萌生和扩展,有利于提高金属材料的疲劳强度和使用寿命.

关键词：超声挤压强化残余应力表面粗糙度残余压应力层

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铝合金构件超声挤压辅助激光冲击复合强化与抗疲劳研究

铝合金构件超声挤压辅助激光冲击复合强化与抗疲劳研究

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作者：张杰江苏大学

学位级别：硕士

为响应国家节能减排、轻量化的号召,铝合金材料凭借其良好的力学性能与加工性能被广泛应用于航空制造业,飞行器机身上存在诸多的铝合金构件且工况条件十分严峻,服役过程中难免会出现裂纹缺陷和疲劳损坏等问题。传统的表面处理工艺自身... 详细信息

为响应国家节能减排、轻量化的号召,铝合金材料凭借其良好的力学性能与加工性能被广泛应用于航空制造业,飞行器机身上存在诸多的铝合金构件且工况条件十分严峻,服役过程中难免会出现裂纹缺陷和疲劳损坏等问题。传统的表面处理工艺自身均存在一定的缺点,已经无法满足高性能使用需求。为了使铝合金构件得到有力的强化,可将激光冲击强化和超声挤压强化两种工艺相互结合在一起,形成一种全新的复合强化工艺。目前,只有极少数学者进行过相关探索,因此关于超声挤压辅助激光冲击复合强化对铝合金构件抗疲劳特性的影响机理,值得进一步研究。本文采用以试验验证为主,理论分析与数值模拟为辅的研究思路提出了一种超声挤压辅助激光冲击复合强化的方法,研究了复合强化对7050-T7451铝合金构件的强化效果,并分析了相关工艺参数对复合强化效果的影响规律,探讨了复合强化对疲劳寿命的影响机制。主要内容如下:（1）通过ABAQUS有限元分析软件,对复合强化过程进行数值模拟,对比了不同强化工艺下铝合金构件表面的三维应力分布,并研究了相关工艺参数对超声挤压辅助激光冲击复合强化效果的影响。复合强化后整个表面均呈现为残余压应力层,应力分布情况明显优于激光冲击强化。激光功率密度与脉宽均会影响复合强化后表面三维应力的分布。而相对于超声挤压强化参数来说,振幅在几个微米波动时,对表面三维应力分布几乎没有影响,但当振幅过大时,产生负效果;静载荷的变化也会对表面三维应力的分布产生影响。（2）采用合理的工艺参数,对铝合金构件进行强化试验,并测量未强化试样、激光冲击强化试样与复合强化试样的表面形貌及粗糙度。通过对比可以发现,激光冲击强化增大了试样的表面粗糙度与最大高度差,而复合强化则能有效降低试样的表面粗糙度与最大高度差。通过检测不同强化工艺下试样的残余应力可发现,激光冲击强化边缘区域产生了拉应力区,而超声挤压辅助激光冲击复合强化可以消除单一激光冲击强化边缘区域的拉应力,试样表面均表现为残余压应力,最大值远超激光冲击强化试样,且作用层深度更深。同时,残余应力试验结果也验证了数值模拟的可靠性。（3）通过疲劳试验可以发现,激光冲击强化试样和复合强化试样强化端的疲劳寿命远远超过未强化端,但复合强化试样强化端的平均疲劳寿命增益远远大于激光冲击强化试样,充分体现出超声挤压辅助激光冲击复合强化的优越性。另外,当振幅仅在1μm0μm间小幅度变化时,复合强化后试样强化端的疲劳寿命增益比较稳定;但当振幅过大时,试样强化端的疲劳寿命增益较之前明显减小。当静载荷增大时,试样强化端的疲劳寿命增益也随之增大。（4）观察疲劳断口形貌可以看出,未强化试样断口表面出现多个疲劳源,多聚集在断口边缘中部区域,疲劳裂纹呈放射状条纹向试样内部区域扩展;疲劳源区无摩擦痕与阶梯式样,疲劳裂纹向内部扩展较为顺利。激光冲击强化试样和复合强化试样断口有且仅有一处疲劳源形成于断口边角处;疲劳源区均存在着明显的滑移台阶,但复合强化试样的疲劳源区较激光冲击强化试样相比更为平坦,滑移痕迹更细浅,说明复合强化后试样疲劳源区疲劳裂纹撕裂的难度更大,萌生的时间更长。强化试样疲劳裂纹扩展速率明显低于未强化试样,表明激光冲击强化与复合强化均能抑制疲劳裂纹的萌生与扩展,但复合强化的效果最显著。

关键词： 7050-T7451铝合金复合强化激光冲击强化超声挤压强化疲劳寿命残余应力

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稀土超磁致伸缩换能器磁路设计与仿真

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机械设计与制造 2018年第2期 43-46页

作者：陈爽赵录冬周杰刘政江西理工大学机电工程学院江西赣州341000

稀土超磁致换能器的主要作用是实现电—磁—机三种能量的转化,即交变电流作用下在线圈中激发磁场,使位于偏置磁场和线圈激发磁场中的稀土超磁致伸缩棒,在叠加磁场的激励下产生伸缩运动,输出机械力和位移,该过程中磁能起到了举足轻重的... 详细信息

稀土超磁致换能器的主要作用是实现电—磁—机三种能量的转化,即交变电流作用下在线圈中激发磁场,使位于偏置磁场和线圈激发磁场中的稀土超磁致伸缩棒,在叠加磁场的激励下产生伸缩运动,输出机械力和位移,该过程中磁能起到了举足轻重的重要作用。基于稀土超磁致材料设计了一种可以应用于超声挤压强化加工领域的直动型双向输出换能器,并采用了有限元软件ANSYS对其进行了磁路的优化和仿真。结果表明:闭磁路系统辅以偏置磁场有利于稀土超磁致棒区域磁场强度的均匀分布,解决倍频现象,同时也得出了稀土超磁致换能器的最佳电流驱动密度,这对换能器的结构设计和磁路优化具有重要意义。

关键词：稀土超磁致材料换能器有限元分析超声挤压强化

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