微動(dòng)疲勞損傷在連接結(jié)構(gòu)中十分常見,該損傷會(huì)加速材料的疲勞失效,大大降低結(jié)構(gòu)的安全性。因此,人們嘗試?yán)酶鞣N表面防護(hù)技術(shù)來增強(qiáng)材料抗微動(dòng)疲勞損傷的能力。激光沖擊強(qiáng)化作為一種新型的表面強(qiáng)化技術(shù),經(jīng)過了近幾十年的迅速發(fā)展,在提升材料疲勞壽命方面展現(xiàn)出了巨大潛力。然而,目前針對(duì)激光沖擊強(qiáng)化工藝下的高溫微動(dòng)疲勞研究還較少,對(duì)于激光沖擊強(qiáng)化工藝在高溫環(huán)境下抗微動(dòng)疲勞損傷的能力尚不明確,因此本文開展了激光沖擊強(qiáng)化后構(gòu)件的高溫微動(dòng)疲勞試驗(yàn),分析了激光沖擊強(qiáng)化對(duì)微動(dòng)疲勞的影響機(jī)制,并對(duì)相應(yīng)的高溫微動(dòng)疲勞壽命進(jìn)行了預(yù)測(cè),上述工作都可以為激光沖擊強(qiáng)化在抗高溫微動(dòng)疲勞領(lǐng)域提供參考,具有一定的理論意義和工程參考價(jià)值。本文主要的研究?jī)?nèi)容如下:激光沖擊強(qiáng)化工藝參數(shù)的選取及強(qiáng)化后TC11材料表面特性研究。以激光沖擊強(qiáng)化試驗(yàn)原理和室溫下激光沖擊強(qiáng)化后試驗(yàn)件的微動(dòng)疲勞試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ),選取功率密度為4.8GW/cm²的激光對(duì)TC11鈦合金材料開展激光沖擊強(qiáng)化試驗(yàn),分析了高溫及微動(dòng)疲勞載荷對(duì)材料表層的硬度和殘余應(yīng)力影響,試驗(yàn)結(jié)果表明:激光沖擊強(qiáng)化后,材料表層會(huì)出現(xiàn)殘余壓應(yīng)力并發(fā)生硬化;溫度對(duì)于激光沖擊強(qiáng)... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Kwon采用的高溫微動(dòng)疲勞試驗(yàn)裝置

圖 1.2 噴丸和激光沖擊強(qiáng)化的殘余應(yīng)力分布4年，F(xiàn)leury[12]等人通過針對(duì)鎳基多晶高溫合金材料的高溫微動(dòng)疲勞試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)行高溫微動(dòng)疲勞試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果有明顯差異，0.25Hz 低頻率對(duì)應(yīng)的微動(dòng)疲認(rèn)為這是因?yàn)樵谳^低的頻率下接觸面有更多的時(shí)間生成氧化層，氧化層的存的摩擦力，從而降低接觸邊緣的應(yīng)力。7 年，Abbasi 和 Majzoobi[13]在 200℃下針對(duì)鋁合金材料開展了微動(dòng)疲勞試驗(yàn)，不同的載荷下，材料的微動(dòng)疲勞壽命較室溫下降了 30-46%。通過顯微試驗(yàn)，面上出現(xiàn)了明顯的滑移區(qū)，并且相對(duì)于室溫下，高溫下的滑移區(qū)寬度更大�，F(xiàn)象的原因是在高溫下材料更軟，因而微動(dòng)接觸面間的摩擦?xí)䦷砀訃?yán)重，Alkelae[14]等人通過高溫下微動(dòng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，微動(dòng)接觸面間會(huì)形成釉質(zhì)氧化層層可以有效減少摩擦系數(shù)和磨損量，并研究了不同溫度下釉質(zhì)氧化層的穩(wěn)定時(shí)形成了穩(wěn)定的釉質(zhì)氧化層，材料表面幾乎沒有發(fā)生微動(dòng)磨損，但當(dāng)加大載釉質(zhì)氧化層發(fā)生破裂，材料的微動(dòng)磨損量又開始上升。目前針對(duì)高溫微動(dòng)疲勞的研究還較少，國(guó)內(nèi)北京科技大學(xué)的陸永浩課題組[15

圖 1.3 不同溫度下的殘余應(yīng)力等人[34]研究了經(jīng)激光沖擊強(qiáng)化處理的鈦合金薄壁構(gòu)件殘余應(yīng)力穩(wěn)定性保持較好，松弛率僅僅只有 3%。因此又在環(huán)境溫度為 300℃、400℃及情況進(jìn)行了保溫試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖 1.4 所示，隨著溫度上升，應(yīng)力松認(rèn)為這是由于隨著溫度升高，材料內(nèi)部的也隨之熱應(yīng)力增大，晶界間位。有趣的是，在 300℃+400℃交替保溫時(shí)，其殘余應(yīng)力松弛率要高于 此外更加重要的是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：殘余應(yīng)力值在保溫初期迅速釋放，，殘余應(yīng)力會(huì)趨于穩(wěn)定值，而不是完全松弛，這也為激光沖擊強(qiáng)化在高礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]不同溫度下激光沖擊TA2工業(yè)純鈦拉伸性能及微觀強(qiáng)化機(jī)理研究[D]. 劉月.江蘇大學(xué) 2017
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[3]圓弧榫連接結(jié)構(gòu)微動(dòng)疲勞壽命預(yù)測(cè)模型研究[D]. 李奇璇.南京航空航天大學(xué) 2015
[4]圓弧接觸面和激光淬火對(duì)微動(dòng)疲勞壽命的影響研究[D]. 劉斌.南京航空航天大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3066342