激光超声检测表面硬度分析

和传统的压电技术相比,激光超声系统具有不需要耦合剂、非接触、以及能对曲面和复杂形状的几何形体进行检测等优点近年来,在无损检测领域内得到了广泛的应用文中介绍了利用激光超声来确定表面硬度的方法表面波的传播具有纵波和横波的特性,实验结果表明,表面波波速随硬度的增加而降低轴类零件在交变载荷下工作时,其表面要比心部承受更高的应力,表面硬化是为了增加其强度、硬度、抗疲劳强度硬化层的特性通常由其硬度和深度来表征对表面波来说,可以通过改变其波长的方法来改变它的贯穿深度,从而测取表面硬度的深度函数表面波波速的精确测量是无损检测表面硬度和深度的前提,其精度要求表面波相速的变化小于２％由于激光超声具有很高的时间和空间分辨率,能对表面波声速进行精确的测量通过对硬度分别为５８Ｒｃ和２５Ｒｃ的样品的实验,表面波速度变化不超过０．０７％（５８Ｒｃ）和０．１４％（２５Ｒｃ）通过分析测定硬度和表面波波速两个独立实验的结果,得出了两者之间的线性关系虽然两者的关系的确切联系尚未清楚,但是可以依据实验测量ＳＡＷ速度及硬度的值并运用到表面深度的无损检测中     

工艺参数对45钢激光表面强化组织与性能的影响

通过改变激光功率和扫描速度等参数,研究其对45钢激光表面强化组织与性能的影响。实验结果表明,单道扫描时,当保持扫描速度v为15mm/s时,增加激光功率P,可增加硬化层的深度,最大深度可达1.5mm以上。另外,P/v比值越大,硬化层深度越大;而当P/v比值保持不变时,硬化层深度随着激光功率的增加而增加,其中激光功率从1.2kW到1.8kW时,硬化层深度值增加较快;当激光功率大于1.8kW后,深度值的增长随功率增加变缓;而且硬化层的硬度都达到700HV以上,远高于基体的硬度。在激光多道搭接扫描时,激光能量的再次输入会导致靠近搭接区的前一道硬化层产生回火软化,其硬度接近基体的硬度。     

表面波的非接触式产生与接收

给出一种表面波非接触式产生与接收新方法。理论上分析了利用脉冲激光照射试件表面产生表面波的机理；给出了共焦Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ干涉仪超声探测系统及其工作原理；利用红宝石脉冲激光器产生表面波，共焦Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ干涉仪超声探测系统接收表面波，实现了表面波的非接触式产生与记录，同时，将该技术成功地用于表面微小开口缺陷的非接触检测。结果表明，该方法对于表面缺陷的检测是行之有效的。     

LSAWs技术检测超薄low-k材料机械特性的匹配算法

激光激发超声表面波法(LSAWs)是一种无损检测技术,其理论依据为表面波在分层材料中传播时发生频散.在检测超薄low-k薄膜材料机械特性时,LSAWs方法在准确性、快速等方面比传统的纳米压痕法具有明显优势.对大量的实验数据进行了细致分析,得到了频率低于200 MHz的表面波频散曲线的特殊规律,并在此基础上建立了一种基于二分法的快速查找算法,实现了理论与实验频散曲线的快速匹配.超声表面波技术对超薄low-k膜层材料的弹性模量进行在线检测时,采用快速匹配算法可以显著提高检测速度.     

780 MPa级微合金钢的激光相变硬化工艺及组织性能

利用4 k W光纤激光器对一种780 MPa级Nb-Ti-Mo微合金化的低碳钢进行了激光相变强化处理,研究了激光功率和扫描速度对激光相变区宏观形貌和显微硬度的影响,讨论了激光相变区显微组织的演变规律.结果表明:随着激光功率的增加或扫描速度的降低,激光相变区宽度和深度逐渐增加.激光相变区包含三个区域:微熔区、硬化区和过渡区.微熔区显微组织为铁素体、粒状贝氏体和马氏体;硬化区显微组织为全马氏体;过渡区为相对细小的全马氏体或与铁素体的混合组织.在所研究的参数中,硬化区的硬度可超过母材30%左右,平均硬度达到320 HV.实验钢表面耐磨性能提高30%左右.     

激光冲击对45钢表面性能的影响

激光冲击处理技术（ＬＳＰ）是一种新型的零件表面强化技术,在强化处理孔、凹槽和焊缝等局部应力集中部位具有明显的技术优势,有着广阔的应用前景,受到国内外学者的高度重视。本文采用激光冲击处理技术对４５钢表面进行改性,测量了表面的显微硬度,并用扫描电子显微镜对冲击区的表面组织进行了分析,实验结果表明：激光冲击使４５钢的表面性能得到明显的改善,冲击区的表面显微硬度平均可达ＨＶ４１３,提高了３２％左右,硬化层     

40CrNiMoA激光宽带相变硬化处理

研究了40CrNiMoA钢在激光宽带相变硬化处理各工艺参数对合金显微硬度的影响.实验结果表明:40CrNiMoA激光宽带相变硬化处理搭接量的选择范围为14%~18%,激光宽带相变硬化处理后合金组织明显细化导致表面强化,淬层硬度可达到700HV以上,并且沿激光作用区横向硬度呈明显规律分布;探讨了40CrNiMoA激光宽带相变硬化相应机制.     

利用PVDF检测金属表面缺陷的实验研究

提出一种利用聚偏二氟乙烯(PVDF)传感器检测激光超声的实验方法.将PVDF薄膜附着在微型柱状刀劈上,钳紧在特制的金属固定块上,引出两个电极,从而实现信号的声电转换.利用Nd:YAG脉冲激光器在金属铝板上激发声表面波,PVDF传感器固定在远场区域接收超声信号,并采用扫描激光线源技术,在线检测金属铝表面的微小缺陷.当激光源扫描至缺陷近场区域时,观察信号的幅度和频率特征,从而可以检测微小缺陷的位置,提取缺陷的有关信息.结果表明信号灵敏度高,适合观察声表面波,并可用于表面缺陷的检测.     

激光冲击对45钢表面性能的影响

激光冲击处理技术（ Ｌ Ｓ Ｐ） 是一种新型的零件表面强化技术,在强化处理孔、凹槽和焊缝等局部应力集中部位具有明显的技术优势,有着广阔的应用前景,受到国内外学者的高度重视． 本文采用激光冲击处理技术对４５ 钢表面进行改性,测量了表面的显微硬度,并用扫描电子显微镜对冲击区的表面组织进行了分析,实验结果表明：激光冲击使４５ 钢的表面性能得到明显的改善,冲击区的表面显微硬度平均可达 Ｈ Ｖ４１３ ,提高了３２ ％ 左右,硬化层深度约为１００ μｍ     

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.     

激光超声表面波检测薄板残余应力的数值模拟

应用ABAQUS有限元软件模拟了脉冲激光激发的超声表面波在半无限大弹性薄板内的传播.首先把激光激励等效为作用在薄板表面的高斯分布的脉冲载荷,模拟输入的超声信号,在边界处采用无限单元来消除边界反射波对接收信号的干扰,接收到的表面波信号具有典型的表面波特点.其次,通过修正弹性模量的方法得到薄板在单向应力状态下的应力场,采用时差法得到表面波在应力区的传播速度,所得的数值结果和理论解与实验结果拟合良好,为激光超声检测残余应力提供了一种有效的数值方法.     

激光超声技术及其在材料缺陷检测中的应用

概述了激光超声的激发机理和探测方法,并指出光学检测方法的优点与重要性;介绍了声表面波及其在材料缺陷检测中的应用,详细介绍了扫描激光源技术检测材料缺陷的方法;同时指出了激光超声技术在实际应用中的优点和缺点。     

利用巴克豪森噪声无损测量铁磁材料硬度试验研究

研究了巴克豪森噪声强度与铁磁材料表面硬度之间的关系.结果表明随材料硬度的降低巴克豪森噪声的强度逐渐升高,因此可以用巴克豪森噪声强度无损测量铁磁材料的表面硬度.     

液体表面波衍射条纹强度不对称性与频率的关系

采用激光衍射法获得了低频液体表面波衍射条纹,并对衍射条纹强度不对称性的影响因素进行了分析,发现其明显程度随表面波频率的增大而非线性增加。自组实验测量系统、自行设计实验方法获得液体表面频率在160Hz-250Hz变化时的衍射图样,利用光强分布软件对所得图样进行处理得到了衍射条纹强度不对称性与表面波频率的关系,实验与理论吻合。     

表面损伤叶轮激光增材再制造研究

为了实现表面损伤叶轮的再制造,提出了叶轮激光熔覆增材再制造流程,并利用激光熔覆技术在叶轮材料试样表面进行Fe基粉末熔覆实验;叶轮再制造流程主要包括设备拆解、清洗、检测、再制造加工、零件测试、装配、喷涂包装等;激光熔覆实验表明粉末与基体产生了良好的冶金结合,组织致密且无未熔化粉末颗粒,熔覆层硬度达到625.7 HV,约为基体材料硬度的1.57倍,屈服强度为641 MPa;激光熔覆再制造叶轮经着色探伤检测和工业CT检测等显示再制造熔覆区域无裂纹、气孔等质量问题,采用去重式平衡,动不平衡量小于标准值750 g.mm,叶轮安装调试一次成功,各项指标满足要求。     

电子微器件微尺度激光喷丸强化实验研究

微尺度激光喷丸是一种灵活、精准的加工工艺,能够广泛应用于微电子设备中的电子微器件中,以改善电子微器件的强度及可靠性要求。为了研究微尺度激光喷丸对电子微器件的强化机制,对电子微器件常用加工材料铜箔进行微尺度激光喷丸强化。微尺度激光喷丸及未喷丸铜箔材料表面轮廓度、变形情况及显微硬度进行对比分析。实验结果表明,激光光斑的搭接率对铜箔微变形深度有一定影响,随着激光光斑能量的增加,铜箔微变形深度逐渐增加,经过微尺度激光喷丸强化的铜箔表面显微硬度得到了显著改善。     

超声空化泡溃灭冲击波作用固壁面的实验研究

对抛光后的6061铝进行超声振动空蚀实验,发现当超声振动头与材料表面的距离低于1 mm左右材料表面会有明显的空蚀效果。通过实验研究空蚀时间和超声振幅对材料表面粗糙度以及硬度的影响,发现:材料表面粗糙度和硬度先随着空蚀时间的增加而增大;在一定时间后出现平缓过渡期,这是由于材料表面波峰被空化泡溃灭冲击波作用后坍塌所致;继续增加空蚀时间,材料表面粗糙度和硬度会缓慢增大;材料表面粗糙度和硬度随着超声振幅的增大先增大后减小,在超声振幅为10.8μm左右达到最大空蚀效果。     

球墨铸铁表面激光亚微米陶瓷合金化

以亚微米级TiC和CrxCy合金混合粉末为原料,采用激光合金化技术在球铁表面制备出耐磨、耐腐蚀、耐高温的合金化层.利用XRD,SEM,EDS等分析了激光合金化层的相组成及微观组织,并测试了激光合金化层的显微硬度.结果表明,合金化层表面平整,与基体形成了冶金结合.在激光功率、光斑直径一定的条件下,在400～1000 mm/min扫描速度范围内,合金化层厚度随扫描速度增加而减小,合金化层硬度随扫描速度增加而提高.激光合金化层中存在细晶强化和固溶强化等强化作用,大幅度地提高了球铁表面的显微硬度.     

2A12铝合金激光表面熔凝工艺

为探讨激光表面改性技术在铝合金上的应用,研究工艺参数对激光熔凝组织及显微硬度的影响,采用CO2连续激光器在2A12铝合金基材表面进行激光表面熔凝实验。结果表明:激光熔凝后由表及里分为熔凝区、过渡区和基体。熔凝表层为细小的等轴晶,过渡区由较大尺寸的枝晶组成。随着激光功率的增加,熔池熔深及枝晶尺寸随之增加;随着扫描速度的增加,晶粒变得更为细小。另外,激光熔凝层的显微硬度较基体提高20%以上。     

准分子激光对304不锈钢表面的改性研究

将深紫外波段的248 nm的KrF准分子激光作用于304不锈钢,通过调制激光能量、脉冲频率、轰击时间等实验参数,研究了不同参数下的样品表面硬度及表面显微形貌,探讨了激光处理后的材料表面硬度和激光参数以及表面显微形貌之间的关系,分析了激光表面处理对304不锈钢硬度调制的优化参数.