激光诱导AZ31B镁合金薄板动态响应实验研究

为分析在激光冲击波作用下AZ31B镁合金薄板背面的动态响应,采用聚偏氟乙烯贴片传感器与数字示波器对强激光诱导的冲击波进行测量,得到压电波形,结合冲击波的传播特性,对弹塑性双波的传播规律进行了研究。结果表明：激光诱导的材料动态响应是快速的;压电波形图反映出的弹性前驱波与塑性加载波传播到靶材背面的时间与理论时间相符;弹性前驱波能量小引发的波形振幅较小,紧随着的塑性加载波能量大并引起较大振幅波动,弹塑性双波卸载过程与紧接着的加载过程导致了压电信号的波动振幅提高。     

激光冲击波诱导2024铝合金表面动态应变特性试验研究及理论分析

为研究脉冲激光冲击波诱导2024铝合金表面的动态应变特性,采用脉冲激光对2024铝合金试样表面进行冲击,并利用聚偏氟乙烯(PVDF)压电传感器测量了脉冲激光作用下2024铝合金表面的动态应变,建立了脉冲激光冲击波加载2024铝合金表面的动态应变模型,并通过试验数据对该模型进行了分析验证。研究结果表明,通过调整脉冲激光的作用参数可以控制激光冲击波与表面波不产生耦合;2024铝合金在激光冲击波诱导高应变率作用下的动态应力-应变关系曲线与在静力拉伸条件下的静态应力-应变关系曲线类似;脉冲激光冲击波加载2024铝合金表面动态应变的模型与试验结果一致。     

含Ni涂层激光离散划痕区域残余应力的测试分析

利用脉冲激光对含Ni不锈钢防护涂层进行离散划痕,通过X350A残余应力测试仪对激光离散划痕区残余应力进行测试,研究离散划痕后涂层表面残余应力状况,并分析激光冲击应力波对涂层结合强度的影响。结果显示,在激光加载的中心区域内涂层产生均匀的残余压应力,但该区域的边缘残余压应力急剧减小,甚至出现了残余拉应力;研究还表明,在激光加载区域涂层的残余压应力值随着激光功率密度的增加而增加,但当激光功率密度接近阈值时,涂层的残余压应力因脱黏鼓包开始减小,当激光功率密度足够大时,含Ni不锈钢涂层在拉应力作用下于激光加载光斑边缘发生断裂剥离。     

激光微加工在微织构技术中的应用及研究进展

阐述了激光微加工在微织构技术中的应用及其研究进展,针对常见的微凹坑织构、微沟槽织构及特殊织构进行探讨,并分析了织构参数对润滑减磨效果的影响。重点阐述了微凹坑织构中凹坑直径、深度、面积占有率及其协同作用对织构效果的影响,具体分析了最优面积占有率的选取问题；重点阐述了微沟槽织构在截面构型、深度及沟槽方向等方面对微织构效果的影响,横向对比了多参数协同作用；重点阐述了两种特殊织构的特点及其优劣。在此基础上,进一步指出了微织构技术的研究方向以及激光器、计算机辅助技术等的发展对微织构技术的推动作用,探讨了激光冲击强化技术与微织构技术结合的可能,展望了激光技术介入特殊织构的发展方向。     

激光冲击对E690高强钢激光熔覆修复微观组织的影响

为研究激光冲击对E690高强钢激光熔覆修复层微观组织的影响,选用专用金属粉末对E690高强钢试样预制凹坑进行激光熔覆修复,并使用脉冲激光对激光熔覆层进行冲击强化处理,同时采用扫描电镜、透射电镜和X射线应力分析仪分别对激光冲击前后激光熔覆层的微观组织和表面残余应力进行检测。结果表明:激光熔覆修复后,激光熔覆层组织为等轴晶,熔覆层与E690高强钢基体之间冶金结合良好,其表面残余应力为均匀分布的压应力。经激光冲击后,激光熔覆层截面晶粒得到细化,并观察到大量的形变孪晶,互相平行的孪晶界分割熔覆层粗大晶粒,在激光熔覆层的晶粒细化过程中发挥着重要作用;试样表层位错在{110}滑移面上发生交滑移,在晶界周围形成了位错缠结。经激光冲击后,激光熔覆层冲击区域表面残余压应力数值相较于冲击前提升了1.1倍。     

激光冲击参数对2024铝合金冲击区域的主应力及其方向的影响

为了研究不同功率密度对激光冲击诱导的残余主应力及其方向的影响,采用5种不同功率密度对2024铝合金进行冲击,用X射线应力分析仪测量3个方向的残余应力,计算出残余主应力及其方向。结果表明,激光功率密度对冲击区域的残余主应力幅值、主应力方向角的分散程度、应力强度及最大切应力有影响;对于2024铝合金,功率密度为2.8 GW/cm2时,残余最大主应力的方差为1987,主应力方向角的方差为13905,残余应力分布均匀,主应力方向角分散,但残余最大主应力的均值为-158 MPa;功率密度为2.1 GW/cm2时,残余最大主应力的均值为-239 MPa,冲击区域的残余应力值最大,但残余最大主应力的方差为5471,残余应力分布均匀性差。     

涂层界面失效破坏临界位置的理论分析与实验研究

根据红外激光划痕时在涂层表面产生的温度场的理论分析,找出涂层界面失效破坏的临界位置.在实验研究中,分析红外热成像仪对激光划痕涂层的实时温度检测结果,表明在涂层逐渐失效破坏的过程中,其表面的温度状况呈现出与理论分析结果相一致的两阶段的变化,进而说明了温度变化的转折点即是该涂层从基体脱落下来的临界位置;并通过计算得知,该涂层临界脱落点对应的激光辐射功率大约为31.92 W,这一结果直接反映了该涂层与基体结合强度的情况.     

激光冲击690高强钢位错组态与晶粒细化的实验研究

为研究激光冲击材料内部位错组态和晶粒细化的关系,用脉冲激光对690高强钢试样进行了冲击强化处理,采用扫描电镜和透射电镜分别获得了冲击后试样的扫描电子显微像和透射电子显微像、高分辨电子显微像,并对高分辨电子显微像进行快速傅里叶逆变换,从位错组态角度建立了激光冲击690高强钢晶粒细化模型.结果表明,690高强钢试样经功率密度为5.09 GW/cm^2的激光冲击加载后,其材料内部位错增殖、表层晶粒细化,截面晶粒尺寸大小分布在80~200 nm;析出相与基体保持半共格关系,基体中分布着众多刃型位错、位错偶以及扩展位错等缺陷,其中位错偶是由带割阶的螺型位错运动形成;通过由位错、扩展位错、空位等构成的几何位错界面扩展交汇把原始大晶粒分割成细小晶粒;激光冲击690高强钢晶粒细化模型可以描述激光冲击690高强钢位错运动主导的晶粒细化过程.     

激光冲击7050-T7451铝合金表面的X射线衍射图谱与微结构的相关性

采用脉冲激光对7050-T7451铝合金表面进行了激光冲击强化处理。利用X射线衍射仪(XRD)和场发式透射电镜(TEM),获得了试样表面衍射图谱和微观组织形貌,建立了激光冲击强化7050-T7451铝合金表面的微结构响应模型。结果表明,当激光功率密度为1.83GW·cm-2时,试样表面发生了过饱和固溶体的失稳分解;当激光功率密度为2.34GW·cm-2时,试样表面的晶粒尺寸增大;当激光功率密度为2.85GW·cm-2时,试样表面产生了纳米晶。激光冲击强化7050-T7451铝合金表面的XRD图谱与TEM分析结果具有一致性。     

TC4钛合金激光冲击强化塑性变形流动规律研究

以TC4钛合金为研究对象，采用数值模拟与试验相结合的方式，研究了激光冲击TC4钛合金表面金属塑性变形和体积流动规律，分析了塑性变形驱动金属表层体积流动、应力重构、晶粒细化的机制。研究结果表明：激光冲击塑性变形使得光斑中心区域材料向着边缘及材料内部流动。整体塑性变形体积数值计算结果显示：当功率密度为1.58、2.25、3.02 GW/cm²时，表面凹坑体积大致等于内部正向变形体积与表面环状凸起体积之和，在无相变体积改变的情况下，试件整体塑性变形符合体积不变定律；不同激光功率密度作用下的表面残余应力分布与表面塑性变形分布规律大致相同，存在对应关系；表面凹坑变形、环状凸起变形、内部凸起变形各区域粒径尺寸分别为99、108、136 nm，晶粒细化程度在表面凹坑区、环状凸起变形区域、内部正向变形区域依次递减。此外，光斑边缘出现的微凸起变形在受到搭接激光冲击作用后，再次发生塑性变形，微凸起变形在冲击载荷方向被压回，向着材料内部流动；凹坑表面各光斑边缘处依旧存在较小的微凸起变形。