微動疲勞損傷在連接結(jié)構(gòu)中十分常見,該損傷會加速材料的疲勞失效,大大降低結(jié)構(gòu)的安全性。因此,人們嘗試利用各種表面防護技術(shù)來增強材料抗微動疲勞損傷的能力。激光沖擊強化作為一種新型的表面強化技術(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,目前針對激光沖擊強化工藝下的高溫微動疲勞研究還較少,對于激光沖擊強化工藝在高溫環(huán)境下抗微動疲勞損傷的能力尚不明確,因此本文開展了激光沖擊強化后構(gòu)件的高溫微動疲勞試驗,分析了激光沖擊強化對微動疲勞的影響機制,并對相應(yīng)的高溫微動疲勞壽命進行了預(yù)測,上述工作都可以為激光沖擊強化在抗高溫微動疲勞領(lǐng)域提供參考,具有一定的理論意義和工程參考價值。本文主要的研究內(nèi)容如下:激光沖擊強化工藝參數(shù)的選取及強化后TC11材料表面特性研究。以激光沖擊強化試驗原理和室溫下激光沖擊強化后試驗件的微動疲勞試驗結(jié)果為基礎(chǔ),選取功率密度為4.8GW/cm²的激光對TC11鈦合金材料開展激光沖擊強化試驗,分析了高溫及微動疲勞載荷對材料表層的硬度和殘余應(yīng)力影響,試驗結(jié)果表明:激光沖擊強化后,材料表層會出現(xiàn)殘余壓應(yīng)力并發(fā)生硬化;溫度對于激光沖擊強... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Kwon采用的高溫微動疲勞試驗裝置

圖 1.2 噴丸和激光沖擊強化的殘余應(yīng)力分布4年，F(xiàn)leury[12]等人通過針對鎳基多晶高溫合金材料的高溫微動疲勞試驗，發(fā)現(xiàn)行高溫微動疲勞試驗時，試驗結(jié)果有明顯差異，0.25Hz 低頻率對應(yīng)的微動疲認為這是因為在較低的頻率下接觸面有更多的時間生成氧化層，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℃下針對鋁合金材料開展了微動疲勞試驗，不同的載荷下，材料的微動疲勞壽命較室溫下降了 30-46%。通過顯微試驗，面上出現(xiàn)了明顯的滑移區(qū)，并且相對于室溫下，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，因而微動接觸面間的摩擦會帶來更加嚴重，Alkelae[14]等人通過高溫下微動試驗發(fā)現(xiàn)，微動接觸面間會形成釉質(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)生微動磨損，但當加大載釉質(zhì)氧化層發(fā)生破裂，材料的微動磨損量又開始上升。目前針對高溫微動疲勞的研究還較少，國內(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℃及情況進行了保溫試驗，試驗結(jié)果如圖 1.4 所示，隨著溫度上升，應(yīng)力松認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，其殘余應(yīng)力松弛率要高于 此外更加重要的是，實驗結(jié)果表明：殘余應(yīng)力值在保溫初期迅速釋放，，殘余應(yīng)力會趨于穩(wěn)定值，而不是完全松弛，這也為激光沖擊強化在高礎(chǔ)。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3066342