探究了深冷激光喷丸(CLP)对2024-T351铝合金微观组织的影响及其强化机理,利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征了2024-T351铝合金微观组织的演变规律。结果表明:相比于室温激光喷丸(RT-LP),CLP具有更加显著的晶粒细化效果,并在试样中产生了高密度位错以及更多、更细且均匀分布的黑色球状第二相,该相为S相(Al2CuMg);CLP试样的微观组织在深度方向上呈不同形貌的梯度分布,并且其基体层的微观组织优于RT-LP试样基体层的微观组织。CLP的强化机制主要包括两方面:一是深冷环境抑制位错的动态回复,并降低热激活能,从而促进了细化晶粒和第二相对位错的阻碍作用;二是深冷环境下试样的体积收缩效应产生的塑性变形和内应力,它们会产生显著的组织强化效果。
激光技术 深冷激光喷丸 2024-T351铝合金 微观组织 强化机制
1 燕山大学机械工程学院, 河北 秦皇岛 066000
2 神华黄骅港务有限责任公司, 河北 沧州 061113
采用激光熔覆技术，在Q235 钢表面分别制备了316L、不同质量分数(5%、10%、13.26%)和不同尺寸(纳米、微米)的316L-SiC 熔覆层。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X 射线能谱仪(EDS)、X 射线衍射仪(XRD)等检测了熔覆层显微组织并分析了强化机制，利用显微硬度计和摩擦磨损试验机分析了熔覆层的横截面硬度分布和表面摩擦磨损性能。结果表明，316L+10%SiC 为适当的添加量。在相同添加量时，微米SiC 发生部分分解，有残留的SiC 相；纳米SiC 发生完全分解，生成新的强化相碳化物M7C3 和硅化物FeSi，新的强化相有效地抑制了柱状晶生长，使熔覆层组织转变为胞状晶，并且抑制了搭接重熔区的g-CrFeNi晶粒长大，其熔覆层硬度最高达到527 HV，比316L熔覆层提高了132%，与微米SiC 熔覆层相比，其硬度提高100 HV 以上，摩擦系数和磨损量均最小，具有优良的抗磨损性能。
激光技术 激光熔覆 316 L不锈钢 纳米SiC 强化机制 摩擦磨损
东莞理工大学 电子工程学院, 广东 东莞 523808
引入了强化系数描述多层膜结构的强化机制。强调了多层膜结构的强化是由于界面位错的约束和界面位错的聚集, 而弱化则是由于层内位错做层间运动引起的。在经典力学框架内, 把描述位错运动的Seeger方程化为带有固定力矩的摆方程。用Jacobian椭圆函数解析地刻划了扰动系统和无扰动系统的相平面特征; 并在相空间密度均匀分布的假设下, 利用相面积概念导出了多层膜结构的强化系数。结果表明, 当层内应力场小于界面位错约束时材料被强化。
超晶格 强化机制 位错动力学 相平面特征 superlattice strengthening mechanism dislocation dynamics phase plane characteristics
1 空军工程大学航空航天工程学院, 等离子体动力学重点实验室, 陕西 西安 710038
2 西安交通大学机械工程学院, 陕西 西安 710049
对TC11钛合金标准疲劳试件进行激光喷丸处理，利用高周振动疲劳试验验证强化效果，通过断口观察分析疲劳机理，再从微观组织、残余应力和显微硬度等方面分析激光喷丸提高TC11钛合金疲劳性能的强化机制。试验结果表明，强化后疲劳试件的疲劳极限由483 MPa提高到593 MPa；强化试件的裂纹源位于次表层深0.2 mm处，平坦区扩大，快速扩展区产生大量二次裂纹和排列紧密的疲劳条带。表层发生较高程度细化，形成尺寸为40~80 nm的纳米晶；并引入高数值残余压应力，表面残余应力达-591.5 MPa，其塑性变形层深度达1 mm，且表面硬度提高19%。TC11钛合金标准疲劳试件强化后疲劳强度提高主要是因为高程度组织细化和高数值残余压应力的综合作用，进而阻碍裂纹萌生和降低扩展速率。
激光器 激光冲击强化 TC11钛合金 疲劳极限 断口分析 强化机制
1 昆明理工大学材料与冶金工程学院,昆明,650093
2 钢铁研究总院结构材料研究所,北京,100081
采用激光雕刻技术在材料表面加工四种仿生非光滑形态(凸包、凹坑、条纹和鳞片),研究了四种激光雕刻仿生非光滑表面及未处理光滑表面抗磨粒磨损的性能,分析了激光处理前后材料组织结构.结果表明:四种仿生非光滑表面抗磨粒磨损性能是未处理光滑表面抗磨粒磨损性能的2～3倍,其中鳞片抗磨性能最佳.激光雕刻仿生非光滑表面耐磨性提高的原因是:晶粒超细化,硬度提高,桩钉效应和仿生效应.
激光雕刻 仿生非光滑 磨粒磨损 强化机制
