罗新民
,
陈康敏
,
张静文
,
鲁金忠
,
任旭东
,
罗开玉
,
张永康
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00035
用工业纯Al(α-Al)和Al-Cu-Mg系航空铝合金2A02进行了激光冲击表面改性实验,借助TEM从微结构响应的位错机制研究了不同靶材对强化效果的影响.结果表明,2种材料的强化效果有显著差异.α-Al激光冲击强化机制可归因于位错增殖.随激光冲击次数增加,新生位错发生塞积,并与林位错发生交互作用,位错线逐步演变为曲折波形、位错网络和位错缠结,但其硬度曲线因Bauschinger效应(BE)和应力波阻尼而呈线性快速衰退.铝合金2A02的激光冲击强化机制可归结为,由于高的基体强度和弥散析出相的钉扎作用而增强位错的弹性能与激光冲击超高能量的匹配,以及冲击诱发的位错增殖在析出相之间形成的复杂位错网络.随激光冲击次数增加,基体与析出相之间以增强的半共格关系协调形变；位错增殖和空位运动构成几何必须位错界面(GNBs),由其构成的亚晶界将基体金属细化至纳米级.复杂位错组态所致内应力和纳米化作用共同构成铝合金材料激光冲击表面改性的强化机理.
关键词:
工业纯Al(α-Al)
,
铝合金
,
激光冲击
,
表面改性
,
位错
,
微结构
黄舒
,
盛杰
,
周建忠
,
王作伟
,
章海峰
,
徐苏强
,
鲁金忠
稀有金属材料与工程
为了研究激光喷丸对IN718镍基合金微观组织特性的影响及其在高温下的稳定性,首先在常温下对标准拉伸试样关键区域进行激光喷丸处理,随后将喷丸样置于700℃下保温300 min,作为对比,分别测试了未喷丸样、喷丸样和喷丸高温保持样的表层残余应力和纳米硬度,并采用光学电镜和透射电镜对其微观组织特征进行观测.结果表明,激光喷丸后试样的表层出现了高幅值的残余压应力,最高值出现在喷丸中心,约为-706 MPa;激光喷丸后试样的表层硬度显著提高,平均纳米硬度提高了约67.4％;高温保持后试样的残余应力和纳米硬度均有不同程度的降低,但与未喷丸试样相比,强化增益效果仍然存在;显微组织观察结果显示,激光喷丸后,试样深度方向上晶粒形态均出现了显著的“分层”现象,塑性变形层晶粒细化明显,其影响深度可达80 μm;保温后喷丸样晶界处可见析出条状δ相;TEM图像进一步表明,激光喷丸诱导的晶粒细化是条状孪晶和位错组织混合交织的结果;保温后喷丸样晶界处发现了沿同一方向向晶内延伸的位错阵列,这很好地验证了位错在高温下的活性,且是激光喷丸抑制晶粒在高温下快速增长的直接证据.
关键词:
IN718镍基合金
,
激光喷丸
,
高温性能
,
显微组织
冯爱新
,
孔德军
,
张永康
,
鲁金忠
,
葛涛
,
任旭东
材料热处理学报
doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2006.02.020
利用CO2激光器对QT600球墨铸铁进行了激光淬火处理试验,用X-350A型X射线应力仪测定QT600激光淬火后的表面及其断面残余应力规律,分析了QT600激光淬火后的残余应力形成机理.试验结果表明,在CO2激光工艺参数为输出功率P=800-1200W、光斑直径φ=3.5-4.0mm、扫描速度V=6-8mm/s的条件下,QT600激光淬火后的残余应力均为压应力,其值在-250MPa以上.在QT600材料表面及断面上测定了Ψ=0°、45°和90°方向上的残余应力,其值的变化范围小,表明淬火后材料组织结构比较均匀,无明显织构,有利于提高材料的使用寿命.
关键词:
QT600球墨铸铁
,
残余应力
,
激光淬火
,
X射线衍射
邢清蒲
,
张凌峰
,
李少哲
,
鲁金忠
材料保护
LY2铝合金塑韧性能差,表面硬高也不高,使其应用受到限制.采用激光束对LY2铝合金表面进行激光冲击强化处理.采用显微硬度计、热模拟试验机和扫描电镜研究了LY铝合金激光冲击强化前后的显微硬度、拉伸力学性能和形貌.结果表明:经1次、3次激光冲击强化后,LY2铝合金的表面硬度分别提高了32％和43％,抗拉强度分别提高了15％和19％,屈服强度分别提高了18％和22％,断后伸长率均分别提高了23％和26％,强化冲击次数对LY2铝合金拉伸力学性能提高程度的影响不明显；激光冲击强化能够提高LY2铝合金的塑韧性.
关键词:
LY2铝合金
,
激光冲击强化
,
显微硬度
,
拉伸力学性能
,
形貌
,
塑韧性
任旭东
,
张永康
,
周建忠
,
冯爱新
,
鲁金忠
功能材料
通过对钛合金Ti6Al4V的激光冲击处理,研究了激光冲击处理工艺对钛合金Ti6Al4V力学性能的影响.实验表明:激光冲击处理能有效提升Ti6Al4V的力学性能,在激光功率密度由1.15GW/cm2增加到2.31GW/cm2过程中,其冲击波峰值压力线性增加,表面最大残余压应力也相应增大,最高达-264MPa,表面硬化层的显微硬度高达510Hv,硬化层深度约为0.25mm,经过激光冲击处理后硬度相对于原始钛板提高了64%,随着激光能量的增加,冲击区域的抗拉强度极大增强,塑性降低.
关键词:
钛合金Ti6Al4V
,
激光冲击
,
力学性能
孔德军
,
张永康
,
鲁金忠
,
邹世坤
材料研究学报
doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2006.05.009
对Ni基高温合金进行了激光冲击强化处理,测量了处理后Ni基高温合金的残余应力、表面粗糙度分布规律和疲劳强度.结果表明,激光冲击处理后凹坑内残余压应力值为-200～-400 MPa,其分布服从泊松正态分布规律;承载能力比未冲击试样提高大约150 MPa;激光冲击区的粗糙度降低一个等级,凹坑内粗糙度数值分布也服从正态分布规律.激光冲击处理后表面出现了组织细化的硬化层,强化效果明显,残余压应力有极大的提高,有效地提高了抗疲劳寿命.
关键词:
金属材料
,
Ni基高温合金
,
激光冲击处理
,
粗糙度
,
疲劳强度
孔德军
,
张永康
,
鲁金忠
,
冯爱新
,
陈志刚
材料研究学报
doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2007.01.018
用CO2脉冲激光扫描AISI304-喷塑涂层的表面,分析喷塑涂层的破坏特征和断裂行为,研究了激光热效应下喷塑涂层的结合强度.结果表明,可用吸收的激光能量定量地表征涂层和基体之间的结合强度,聚烯烃喷塑涂层-AISI304的理论结合强度为19.9 MPa,当涂层中塑料与基体的溶度参数相近时,涂层与基材的结合界面附着力较强.
关键词:
材料表面与界面
,
喷塑涂层
,
激光热效应
,
结合强度
邢清蒲
,
张凌峰
,
李少哲
,
鲁金忠
腐蚀科学与防护技术
采用电化学测量技术和透射电镜,研究了激光冲击强化(LSP)后的2A02铝合金在3.5％NaCl溶液中的耐腐蚀性能.结果表明:在激光冲击过程中,2A02铝合金内产生大量的位错缠结,在这些位错缠结的作用下原始粗晶被细分成各个不同的亚晶,使晶粒得到细化:2A02铝合金表面的残余压应力随着激光冲击次数的增加而增加.同时,随着激光冲击次数的增加,2A02铝合金在3.5％NaCl溶液中的自腐蚀电位和点蚀电位正移,耐腐蚀性能提高.
关键词:
2A02铝合金
,
电化学腐蚀
,
激光冲击强化
,
极化曲线
罗新民
,
王翔
,
陈康敏
,
鲁金忠
,
王兰
,
张永康
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2014.00279
用7075-T76航空铝合金进行激光冲击表层改性实验,借助SEM和TEM分析冲击层的微观结构、表层获得的非晶/纳米晶复合材料高熵合金层的演变过程和成因及力学性能与抗腐蚀性能.结果表明,激光冲击的超高能量、超快过程导致的绝热剪切热效应诱导材料表层合金体系发生熵增效应及重新配分.合金体系混合熵的增大促进组元间的混乱度增高,弱化了杂质原子的不良作用.激光冲击提供的外场能量促进熵的增量转化为合金中形成非晶态组织所需Gibbs自由能△Gconf的降低.多组元铝合金在多次激光冲击强大的外场能量作用过程中,各组元间按照Boltzmann定律自发重组,动态析出的纳米晶组织则发挥过程中体系不平衡度的协调作用,使所获高熵非晶组织更符合Boltzmann关系的热力学要求.通过热力学自调整和微结构重组,激光冲击层最终由非晶/纳米晶颗粒复合组成.同时,激光冲击的超高应变率诱导的强烈微观应力使时效析出相发生整体塑性形变,产生平行分布的形变孪晶,协同吸收激光冲击能量.由于晶界强化消失和位错密度降低,激光冲击主要体现为结构重组效应.激光冲击表层的硬度在单次激光冲击后有所提高,随冲击次数增加,硬度逐步与基体硬度持平.激光冲击造成的强烈形变可使铝合金表层内纳米晶尺寸减小至2～3 nm.非晶态消除了在第二相周围的原电池腐蚀,从而使航空铝合金7075-T76表面激光冲击所获非晶/纳米晶复合材料表层的抗腐蚀性能明显改善.
关键词:
激光冲击
,
航空铝合金
,
表面改性
,
高熵合金
,
非晶
,
纳米晶
,
抗蚀性
孔德军
,
朱伟
,
鲁金忠
稀有金属材料与工程
利用激光冲击波对LY12CZ铝合金表面进行了冲击处理,用X衍射法测试了其冲击后的残余应力.实验结果表明,LY12CZ铝合金原始状态的残余应力表现为拉应力,其均值为110～120 MPa,合理地选择约束层的材料与厚度、能量吸收层的材料、激光光斑参数与模式,冲击处理后的残余应力值为-50±8 MPa,达到了工艺要求的残余应力值范围(-40-60 MPa),实现了对LY12CZ铝合金表面残余应力的控制,有利于提高其表面涂层的结合强度.
关键词:
激光冲击波
,
LY12CZ铝合金
,
残余应力
