材料期刊网

Microstructure and Hardness of Laser Shocked Ultra-fine-grained Aluminum

材料科学技术（英文）

关键词: 显微硬度 , 激光冲击 , 超精细 , 显微组织 , 透射电子显微镜 , 铝 , 微观结构 , 超细晶粒

激光冲击诱导的航空铝合金表层高熵结构及其抗蚀性

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

两种Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系近α型钛合金的性能对比研究

贾蔚菊 , 赵恒章 , 韩栋 , 洪权 , 毛小南

钛工业进展

以具有典型组织状态的Ti60和Ti834两种近α型钛合金为研究对象,对比分析了这两种合金600℃×100h热暴露前后的室温拉伸性能以及这两种合金经激光冲击强化后的性能变化.结果表明:Ti60合金的室温拉伸强度明显高于Ti834合金,而塑性相对较低;经600℃×100 h高温热暴露以后,Ti60和Ti834合金的强度变化均不大,而塑性均急剧降低;激光冲击处理后再经热暴露,Ti60合金和Ti834合金的塑性均进一步降低,可见激光冲击处理对近α型高温钛合金的热稳定性能是不利的.

关键词: Ti60合金 , Ti834合金 , 热稳定性能 , 激光冲击

激光冲击1Cr17铁素体不锈钢的组织与性能

张凌峰 , 周合玉 , 熊毅 , 刘玉亮

材料开发与应用 doi:10.3969/j.issn.1003-1545.2009.03.003

针对1Cr17铁素体不锈钢冲击制品硬度随冲击载荷变化增加的情况,进行了一定的实验研究,分析了1Cr17铁素体不锈钢在激光冲击下的组织变化机理,结果表明,随着激光功率增加,1Cr17的加工硬化效应相应提高,得到的硬度越高;在激光冲击后,铁素体的组织主要以调幅分解为主,激光功率增加,调幅分解加剧,形成的格子布形态粗化,并最终在激光功率42J的冲击过程中导致相变产生,生成类马氏体组织.

关键词: 1Cr17铁素体不锈钢 , 激光冲击 , 调幅分解 , 类马氏体相变

基于人工神经网络的激光冲击区表面质量的预报

於自岚 , 曾丹勇 , 张永康 , 杨继昌 , 肖爱民

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2000.03.004

应用人工神经网络系统理论,采用机器学习方法 ,建立了激光冲击区表面质量与激光参数能量(E)、脉宽(P)、和光斑直径(D)之间的非线性映射关系.对于新的激光参数,网络采用并行推理的方法预报出试件经冲击后的表面质量等级.实践表明,神经网络方法科学,具有较强的非线性动态处理的能力.

关键词: 激光冲击 , 表面质量等级 , 人工神经网络 , 非线性映射 , 并行推理

激光冲击处理对3种新材料力学性能的影响

陈东风 , 李长生

表面技术 doi:10.3969/j.issn.1001-3660.2007.06.003

研究的镍、铬基软磁合金是应用在航天领域的继电器上的材料.以前研究其性能时只是注重磁性能,未研究力学性能.但在应用过程中,由于开关的开合,材料需承受循环应力的作用,所以其疲劳性能就比较重要.通过研究发现,这3种材料的力学性能较差.对材料进行激光冲击处理后发现,材料表面产生了较大的残余压应力,GYT130和GYT170分别提高了280%和170%,而1J36没有明显的提高.1J36、GYT130和GYT170材料的硬度分别提高了40%、25%、24%,耐磨性分别提高了67%、78%、76%.可以看出,激光处理使材料性能有较大的提高.

关键词: 激光冲击 , 残余应力 , 磨损 , 镍基软磁合金

激光表面改性

肖红军 , 彭云 , 马成勇 , 田志凌

表面技术 doi:10.3969/j.issn.1001-3660.2005.05.003

激光表面改性技术在改善材料表面性能,提高材料使用寿命方面具有突出的优越性.随着研究的深入,激光表面改性技术在工业中的应用逐步扩大.对工业应用中比较常见的激光熔覆、激光表面熔凝、激光相变硬化、激光冲击强化、激光表面合金化等激光表面改性技术进行了综述,并在此基础上展望了激光表面改性技术的发展前景.

关键词: 激光表面改性 , 激光熔覆 , 激光表面熔凝 , 激光相变硬化 , 激光冲击 , 激光表面合金化

共析珠光体钢激光冲击处理后的组织演变

熊毅 , 贺甜甜 , 张凌峰 , 陈正阁 , 任凤章

材料热处理学报

采用SEM、TEM及显微硬度等方法研究了原始组织为层片状珠光体的共析钢激光冲击处理后的组织演变与硬度变化规律.结果表明:单道次激光冲击即可实现共析钢表层铁素体晶粒超细化,等轴铁素体晶粒尺寸约为0.8 μm;激光冲击产生的冲击波诱发材料表层产生高应变速率的塑性变形,渗碳体层片具有较好的塑性变形能力,冲击波中心区域渗碳体层片球化完全,渗碳体颗粒粒径约为50 nm,而冲击波边缘区域渗碳体层片主要发生弯曲、扭折和断裂;塑性变形导致大量位错的产生使得冲击波中心区域材料表层的硬度相比冲击前提高约20%左右.

关键词: 共析珠光体钢 , 激光冲击 , 晶粒超细化 , 组织 , 硬度

激光冲击ZrO_2陶瓷的微观分析

张凌峰 , 任凤章 , 刘勇 , 熊毅

材料科学与工艺

为了研究ZrO_2陶瓷的冲击性能,分析其失效特征,从而改善ZrO_2陶瓷的脆性,使用高功率钕玻璃脉冲激光器对ZrO_2陶瓷进行了冲击试验.通过扫描电子显微技术,观察其断口形貌,发现陶瓷的失效主要是由层裂所引起的,层裂表面以典型的脆性断口为主,同时有较多的晶粒拔出现象,层裂面并不是沿单一平面扩展,而是形成大量的台阶,层裂方向和密度分布表明失效是由反射拉伸波造成的.同时材料表面层由于压应力而产生约几十μm的致密压缩层,压缩层内无层裂现象发生.由此机理表明在合适的激光能量下可形成表面强化而基体增韧的ZrO_2陶瓷材料.

关键词: 激光冲击 , 陶瓷材料 , 层裂 , 断口形貌 , 拉伸波

Ti-6Al-4V激光冲击强化及其微结构响应分析

罗新民赵广志张永康陈康敏罗开玉任旭东

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00081

使用Nd³⁺∶YAG脉冲激光器产生的脉冲能量为12.5 J, 频率10 Hz, 波长1064 nm的脉冲激光研究了强激光冲击下的Ti-6Al-4V合金表面响应, 用SEM和TEM及IFFT方法分析了激光冲击强化造成的微结构响应. 结果表明, 激光冲击可使Ti-6Al-4V合金表面硬度增加80%以上, 残余压应力达到500 MPa以上. 在激光冲击产生的超高能量和超高应变率作用下, 具有α/β两相结构的Ti-6Al-4V合金的激光冲击强化效应表现出明显的择优倾向, 在较低冲击能量下, β相优先获得形变强化; 在较高的冲击能量下, α和β相才能同时获得相当的形变强化, 且优先强化相出现过饱和强化现象. 位错增殖是冲击强化的主要微观机制, 增殖形式多为定向发射和位错偶极子, α和β相则以半共格方式协调形变; 在冲击强化区域内呈现应变屏蔽现象, 其源于形变缺陷的自组织, 是材料在激光冲击形变时的微观约束条件和激光冲击单点累积形变方式以及α/β两相的相间强度与结构差异共同作用所致.

关键词: 激光冲击 , material response , Ti-based alloy , microstructure