激光冲击强化对熔覆后TC4钛合金性能的提高

对TC4钛合金的熔覆试样进行激光冲击强化试验,比较了激光冲击强化前后试样的显微硬度、表面残余应力、显微组织和疲劳性能.TC4钛合金熔覆后,修复区表面残余拉应力为225 MPa,激光冲击强化消除了熔覆产生的拉应力,产生了449 MPa的残余压应力,在基体残留的压应力高达672 MPa;激光冲击强化后,修复区硬度由强化前的333 HV提高到381 HV.TEM显示:3次冲击后,在TC4材料表面形成了纳米晶层.对强化前后的激光熔覆试样进行高周疲劳试验,结果表明:激光冲击强化提高熔覆后钛合金疲劳强度达15.8％.经分析,冲击后细化晶粒和残余压应力对高周疲劳性能的提高起到了关键作用.     

激光冲击强化对熔覆后TC4钛合金性能的提高

对TC4钛合金的熔覆试样进行激光冲击强化试验,比较了激光冲击强化前后试样的显微硬度、表面残余应力、显微组织和疲劳性能.TC4钛合金熔覆后,修复区表面残余拉应力为225 MPa,激光冲击强化消除了熔覆产生的拉应力,产生了449 MPa的残余压应力,在基体残留的压应力高达672 MPa;激光冲击强化后,修复区硬度由强化前的333 HV提高到381 HV.TEM显示:3次冲击后,在TC4材料表面形成了纳米晶层.对强化前后的激光熔覆试样进行高周疲劳试验,结果表明:激光冲击强化提高熔覆后钛合金疲劳强度达15.8%.经分析,冲击后细化晶粒和残余压应力对高周疲劳性能的提高起到了关键作用.     

形变强化对疲劳裂纹萌生的组织效应

通过对３种具有不同冷轧变形量且滚压分层组织的残余应力为零的薄板试样进行疲劳试验,探讨了在残余应力效应与组织强化效应分离后,形变强化对疲劳裂纹萌生的作用．结果表明：提高材料屈服强度,降低应力水平,则形变强化对延缓裂纹萌生的效果显著．     

激光冲击强化对42CrMo钢耐高温腐蚀性能的影响

采用高能量纳秒级脉冲激光,对42CrMo合金钢表面进行激光冲击强化处理,测定42CrMo钢在激光冲击强化后的残余应力、硬度及粗糙度,并对试样进行高温腐蚀试验,利用扫描电子显微镜(SEM)观察试样表面的微观形貌,研究激光冲击强化处理对42CrMo钢耐高温腐蚀性能的影响.结果表明:激光冲击强化后试样表面腐蚀形貌明显比未进行激光冲击处理试样更好.激光冲击强化后42CrMo钢耐高温腐蚀性能得到提升,主要是由于材料表面残余压应力层能够抑制材料表面氧化膜的脱落,提高其耐高温腐蚀性能.与小能量激光冲击相比,大能量冲击可以大幅度提高试样表层的残余压应力值,并提高残余压应力的影响深度.     

30CrMoA车轴材料超声表面挤压强化技术研究

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.     

纯钛滚压形变强化的研究

采用TEM,XRD技术研究了多晶纯钛滚压形变强化疲劳前后的显微组织特征和残余应力.实验结果发现:多晶纯钛疲劳抗力的提高主要是由于形变显微组织和残余压应力的产生及表面粗糙度的降低.滚压组织中形成高密度位错和单个?分散的变形孪晶,历经106以上的循环周次后,孪晶-晶界的交互作用是其主要特征.疲劳后次表面残余压应力松弛较表面严重.     

表面形变强化后GCr15钢球的显微组织和应力分布

以GCr15轴承钢球为主体,研究表面形变与钢球内部显微组织及性能的关系.利用光学显微镜、透射电子显微镜和能谱仪对经表面形变强化后的GCr15轴承钢球内部的显微组织和成分进行观察和分析;利用X射线衍射技术测试钢球亚表层的残余应力分布和残余奥氏体含量;利用显微维氏硬度计测试其硬度分布.结果表明:基体显微组织为回火隐晶马氏体...     

低载强化对圆柱齿轮残余应力影响的试验研究

以经过表面工艺处理的高强度齿轮单齿弯曲为例,试验研究了疲劳极限以下小载荷强化和疲劳损伤载荷对齿根残余应力的影响.结果表明,经过强化小载荷对反复锻炼后,单齿弯曲疲劳强度和疲劳寿命还能够得到强化和提高;小载荷的反复锻炼不会影响和破坏齿根表面的残余应力;疲劳极限附近的损伤载荷加载到疲劳寿命中期对齿根的残余应力没有显著影响;屈服强度附近的损伤载荷加载到疲劳寿命中期,齿根的残余应力明显衰减.     

20SiMnTi钢的形变强化及时效处理

采用光滑的圆柱试样，经过不同形变量拉伸并时效后拉断，通过光学显微镜．扫描电镜及透射电镜观察其显微组织和微观断口的变化，研究了矿用锚杆材料20SiMnTi钢冷拉形变及时效处理对其力学性能的影响，并对断口变化及强化机理作了探讨。结果表明：冷拉形变有利于强化20SiMnTi钢；对20SiMnTi钢试样经过不同变形量的冷拉形变处理后，随着形变量的增大，材料的强度提高，塑性下降。     

表面滚压对渗碳钢缺口疲劳强度影响的研究

通过对渗碳钢试样缺口实施表面滚压以提高渗碳钢的缺口疲劳强度，并对提高作用的机理进行了探讨，试验结果表明，表面滚压可使渗碳钢缺口疲劳极限提高７８％～１２１％，达到１０００ＭＰａ以上，超过未滚压光滑试样的疲劳极限，其强化效果相当显著；在各种影响因素中，缺口处由表面滚压引入高的残余压应力是提高缺口疲劳强度的主导因素。     

喷丸强化对低合金高强度钢拉-拉脉动疲劳抗力的影响及强化机理

本文通过喷丸强化前后残余应力的测定,疲劳断口和显微组织结构变化特征的电镜观察,研究了喷丸强化对低合金高强度钢在拉-拉脉动循环载荷作用下疲劳寿命的影响规律,以及对提高过载寿命的有效性. 试验结果表明:在拉-拉脉动载荷△σ=90kg/mm~2时,低温回火马氏体组织喷丸强化前后平均疲劳寿命提高了4.5倍;中温回火的屈氏体组织平均提高了2.9倍.指出了这一强化措施对不同组织状态的有效性,为承受拉-拉循环脉动应力作用的零部件大幅度提高疲劳抗力提供了试验依据.     

典型表面工艺强化对材料强度特性的影响

以标准材料试样和实际汽车零件为对象,探索两种比较典型的表面工艺强化对材料强度特性的影响.研究结果表明:材料经工艺强化后强度特性发生较大的变化,不能用先前在工程上广泛应用的查图表法准确预测工艺处理后材料强度特性.40Cr材料经中频淬火后静强度提高197%,疲劳强度提高89.8%.20MnCr5材料经碳氮共渗后静强度提高145%,疲劳强度提高73.5%,S-N曲线向上移动,其斜率变大,转折点循环数降低.从而设计时有限寿命区域减少,无限寿命区域增大.     

激光冲击强化对Ti2AlNb合金微观组织及残余应力的影响

Ti2AlNb(O-Ti2AlNb)具有优异的力学性能,在航空发动机方面有远大应用前景.激光冲击强化(Laser Shock Peening,LSP)是一种先进的表面改性技术,能够在材料表面诱导产生高幅值、大深度的残余压应力,改善材料微观组织,提高材料抗疲劳、高温氧化等性能.本文采用激光冲击强化对Ti2AlNb合金进行表面改性,并研究其组织演变、残余应力以及高温环境对性能的影响.结果表明:激光冲击强化能够显著减小Ti2AlNb合金近表面的晶粒尺寸.显微硬度由冲击前的350 HV提升到395 HV;在冲击区域近表面产生了约-377 MPa的残余压应力;而在高温环境中,由激光冲击强化所诱导的材料近表面残余应力随时间逐渐释放,在600℃条件下,残余应力释放较为缓慢;而在720℃条件下,残余应力迅速释放.     

表面强化对球铁疲劳裂纹萌生、扩展的影响

通过正火球铁表面滚压、软氮化后疲劳裂纹萌生、扩展的试验研究及电镜断口分析得出:表面软氮化、表面滚压均能有效地提高球铁的疲劳强度;滚压强化既能有效地阻止裂纹的萌生,又能大幅度地降低裂纹扩展速率;由于滚压强化层较深,有利的残余压应力分布层也深,故对原始态具有短裂纹的试样,滚压效果也很显著;滚压强化后其名义门坎值有大幅度提高,达▽K_(th名义)=66公斤/毫米~(3/2);软氮化及滚压强化后断口源区和早期扩展的特点为细质点、亚结构和不连续的分割条纹,使疲劳裂纹萌生抗力提高,裂纹扩展速率降低。     

面心立方合金的表面层孪晶强化机制

本文利用透射电子显微分析和x射线内应力测定等方法研究了低层错能面心立方合金表面喷丸强化后组织结构变化与疲劳行为之间的关系。着重观察和分析了疲劳过程中强化层内亚结构和内应力的变化情况。结果表明:层错能很低的面心立方合金(不锈钢和α黄铜)经喷丸强化后,表层中存在大量显微变形孪晶;由孪晶构成的栅栏薄层不仅能使表层残余压应力在疲劳应力作用下维持稳定,而且能有效地防止疲劳裂纹在外表面形核,因此,栅栏强化效应是面心立方合金疲劳强度提高的主要原因。     

汽车曲轴圆角强化对残余应力和弯曲疲劳极限的影响

对ＬＲ６１００发动机曲轴采用圆角感应淬火工艺进行表面强化。研究了其对曲轴淬硬层，残余应力分布规律和弯曲疲劳强度的影响。采用此工艺，圆角处硬化层深度达１．５ｍｍ以上，残余压应力水平高且分布较姨，弯曲疲劳强度大于２７５４Ｎ．ｍ，比未圆角强化曲轴提高８５％以上。     

激光冲击、喷丸及其复合强化对TB6钛合金表面完整性及轴向疲劳性能的影响

 为了提升TB6钛合金旋翼的疲劳性能,研究了喷丸、激光冲击及两者的复合工艺等3种表面强化方法对钛合金表面完整性及高周疲劳性能的影响规律。采用白光干涉仪、X射线残余应力测试仪和扫描电子显微镜分别对加工前后试样的表面形貌、表面残余应力分布和微观组织等表面完整性特征参数进行了表征,并采用疲劳试验机分别测试了轴向应力疲劳寿命和疲劳极限。结果表明,在相同加载条件下,相比磨削试样,采用单一的激光冲击试样的轴向应力疲劳寿命提高了32.2倍,而单一的喷丸和激光冲击+喷丸复合强化的试样疲劳寿命均提高了至少126.4倍。激光冲击+喷丸复合强化表现出比单一的喷丸强化更优的疲劳极限增益效果。     

QT700球墨铸铁曲轴的激光冲击强化试验

选用不同涂层对QT700曲轴激光冲击处理,研究激光冲击强化条件下,QT700曲轴的硬度和表面残余应力等力学性能的变化.发现在激光冲击过程中,黑漆涂层、铝箔涂层和硅酸乙脂涂层均能有效提高冲击试样的表面硬度和表面应力.经过激光连续冲击后,在曲轴试件表面能形成1.0 mm厚的硬化层,其表面硬度最大能达到590 HV.激光脉冲功率从2.8 GW/cm2提高到3.6GW/cm2时,轴颈表面残余压应力相应由326 MPa提高到495 MPa,两次冲击后提高幅值更大.     

表面纳米化对7055铝合金耐磨性能的影响

为了研究表面纳米化对7055铝合金耐磨性能的影响,利用高能喷丸(High Energy Shot Peening, HESP)技术对7055铝合金材料进行表面纳米化处理,在7055铝合金表面获得纳米结构。利用透射电镜分析纳米化前后微观组织的变化,同时对纳米化材料表层进行残余应力及显微硬度测定,并采用球盘磨损试验机研究了纳米化表面对固定载荷条件下7055铝合金材料磨损性能的影响。结果表明：表面纳米化使7055铝合金材料表面发生严重塑性变形,材料表面分布较高幅值残余压应力,最大可达到-369MPa, 残余压应力层深度达0.6mm;纳米化后试样显微硬度较基体提高了50%。摩擦磨损实验表明：表面纳米化从一定程度降低了7055铝合金材料表面摩擦系数,且磨损失重是未处理试样的32%,表明高能喷丸表面纳米化有效改善了7055铝合金材料的耐磨性能。     

渗碳工件的热处理方法和残余应力

本文主要研究渗碳后的不同热处理工艺对表层残余压应力大小及其分布的影响,说明渗碳后等温淬火这项新工艺的特点。研究结果表明,对凿岩机钎尾渗碳后等温淬火有效地提高了凿岩寿命,是由于渗碳淬火造成了表层和心部的成份、组织的差异而使表层产生一层有利的残余应力起作用的结果。文章进一步指出,高碳钢的氮化——淬火工艺往往比渗碳钢具有较高的疲劳强度及使用寿命,可能由于它有更高的表面残余应力。另外,表面复合强化工艺可有效地改善表面残余应力分布,可能是一个值得重视的方向。