金屬純鎳具有十分優(yōu)良的耐蝕性能,加工性能和焊接性能,具有較高的電真空性能和電磁控制性能。晶體結(jié)構(gòu)為面心立方,具有較好的延展性和良好的強(qiáng)度。鎳具有大量吸收氫氣的能力,并且晶粒越細(xì),吸收氫氣的能力越強(qiáng)。激光沖擊強(qiáng)化手段使用高能脈沖激光與材料表面發(fā)生作用,引發(fā)等離子體,形成高壓沖擊波向材料內(nèi)傳播,使材料表層區(qū)域位錯(cuò)密度提高,晶粒發(fā)生細(xì)化,從而改善材料多方面性能。本文利用實(shí)驗(yàn)手段通過不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)金屬純鎳進(jìn)行了激光沖擊強(qiáng)化實(shí)驗(yàn),通過激光誘導(dǎo)的高能沖擊波作用,分析了鎳截面力學(xué)性能及表層微觀組織變化,深入研究了鎳在超高應(yīng)變率下的晶粒細(xì)化及塑性變形行為。并通過構(gòu)建鎳單晶體和多晶體模型,采用分子動(dòng)力學(xué)模擬的手段,進(jìn)一步揭示純鎳的內(nèi)部微觀位錯(cuò)結(jié)構(gòu)演變規(guī)律。其主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:(1)理論分析了激光引起的沖擊波作用于材料表面后,引起表層材料產(chǎn)生塑性變形的機(jī)制,獲得材料在激光沖擊強(qiáng)化作用下的微觀結(jié)構(gòu)演變規(guī)律和作用機(jī)理。(2)通過實(shí)驗(yàn)手段對(duì)金屬純鎳在不同能量以及不同沖擊次數(shù)下激光沖擊強(qiáng)化作用效果,分析了其表面三維形貌和截面顯微硬度分布情況,發(fā)現(xiàn)單次激光沖擊后表面起伏的程度較小,多次沖擊后則引起了嚴(yán)重的塑... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖激光沖擊強(qiáng)化處理基本原理示意圖Sěěěěē

2以及脈沖寬度1-50ns的激光作用于材料表面時(shí)，可在材料受沖擊區(qū)域誘發(fā)等離子體，等離子體潰滅后產(chǎn)生炮轟波傳向靶材內(nèi)。圖1.2顯示了激光與材料相互作用的兩種物理模型，其中圖1.2（a）表示一種非約束模型，即在正常的空氣環(huán)境中，激光直接作用于材料的表面，其間不存在任何約束介質(zhì)，圖1.2（b）表示另一種約束模型，即存在一種透明的約束介質(zhì)，一般為水。由于水約束層的約束，熱等離子體的擴(kuò)張被延長(zhǎng)，使得其產(chǎn)生的沖擊波壓力值和持續(xù)時(shí)間將提高。并且，為了避免金屬表面的熱熔化，在金屬表面附上了吸收涂層。實(shí)驗(yàn)中我們使用第二種約束模型進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)。圖1.2 激光材料相互作用兩種模型：（a）非約束模型；（b）約束模型Fig.1.2 Laser-matter interaction model: (a) direct abalation; (b) confined abalation.Fabbro.R 等學(xué)者在 1987 年間研究了金屬材料與激光相互作用引發(fā)沖擊波的原理，提出了圖 1.2（b）中

2.2 激光沖擊強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)2.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)材料（1）實(shí)驗(yàn)裝置在激光沖擊處理技術(shù)的研究中，高能量銣玻璃激光器主要應(yīng)用于一般激光沖擊處理的研究，Nd：YAG激光器和準(zhǔn)分子激光器主要應(yīng)用于小能量激光沖擊處理的研究。并且，Nd:YAG激光器性能可靠，光束穩(wěn)定，其調(diào)Q技術(shù)能滿足多種沖擊工藝要求。激光沖擊強(qiáng)化處理試驗(yàn)在江蘇大學(xué)激光技術(shù)研究所進(jìn)行，使用的是法國(guó) ThalesLaser 公司研制生產(chǎn)的 Nd:YAG 激光器。該激光器是當(dāng)今市場(chǎng)上模塊化最緊湊的燈泵浦激光器之一，性能較好。如圖 2.1 所示，實(shí)驗(yàn)裝置主要包括激光控制單元、激光發(fā)生器和六軸機(jī)械手臂三大部分。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)也配備了必要的輔助設(shè)備，如水流循環(huán)系統(tǒng)和蓄水池等。在進(jìn)行沖擊實(shí)驗(yàn)時(shí)，金屬鎳試樣固定在德國(guó)庫卡機(jī)械手臂上，通過機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)沖擊路徑的變換。表 2.1 給出了激光器主要性能參數(shù)。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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