【摘要】：本論文采用數(shù)值模擬、實驗研究與理論分析相結(jié)合的方法,探索了6061鋁合金的時效-激光沖擊表面強化新技術(shù),以此改變表面殘余應(yīng)力狀態(tài),構(gòu)筑新的表面微觀結(jié)構(gòu),發(fā)展高性能鋁合金表面殘余應(yīng)力與微觀結(jié)構(gòu)的調(diào)控方法與理論,突破現(xiàn)有制備技術(shù)瓶頸,為制備出高性能鋁合金材料提供技術(shù)與理論指導(dǎo)。以ABAQUS分析軟件為平臺,通過捆綁約束將基體材料和析出第二相顆粒連接起來,建立了Mg2Si/Al材料的有限元模型,分析了激光沖擊波在Mg2Si/Al材料中的傳播規(guī)律及其內(nèi)部能量變化規(guī)律。結(jié)果表明,納米顆粒的存在阻礙了壓力沖擊波的傳播,使內(nèi)部能量與總激光沖擊能量的比值增大,從而導(dǎo)致更多的能量以塑性應(yīng)變和殘余壓應(yīng)力的形式存儲于材料中。另外,計算模擬了納米顆粒取向及其形狀對激光沖擊Mg2Si/Al表面殘余應(yīng)力的影響規(guī)律。當增強顆粒水平取向時,較不含顆粒(171.68MPa)時峰值殘余壓應(yīng)力提高了53.00%;當增強顆粒垂直取向時,峰值殘余壓應(yīng)力比不含顆粒時提高了66.85%;當增強顆�；旌先∠驎r(即顆粒一半水平取向,一半垂直取向),峰值殘余壓應(yīng)力增加了約100.57%。在所有參數(shù)不變的情況下,激光兩次疊加沖擊后的殘余壓應(yīng)力比一次沖擊后的殘余壓應(yīng)力提高了約20.05%,而且殘余壓應(yīng)力極值出現(xiàn)的位置距離沖擊表面的距離隨著沖擊次數(shù)的增加而增大。通過激光沖擊強化時效鋁合金試驗,研究分析了激光沖擊強化處理對時效鋁合金表面形貌、殘余應(yīng)力、微觀組織和宏觀力學性能(顯微硬度、抗拉強度及斷后伸長率)的影響規(guī)律。激光沖擊強化誘導(dǎo)時效鋁合金表面發(fā)生塑性變形,形成了表面殘余壓應(yīng)力,其變化規(guī)律與數(shù)值模擬結(jié)果基本一致,這也驗證了通過有限元方法建立的Mg2Si/Al激光沖擊強化模型的有效性。激光沖擊強化處理有效改善了時效鋁合金的宏觀力學性能,隨著時效處理時間的延長,激光沖擊強化處理試樣的顯微硬度、抗拉強度都有所提高,而延伸率逐漸降低,斷口處韌窩逐漸變少變淺。
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG665

【參考文獻】

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2 潘應(yīng)暉;戴峰澤;魯金忠;;激光沖擊Johnson-Cook模型材料參數(shù)優(yōu)化[J];蘭州理工大學學報;2012年02期

3 李偉;李應(yīng)紅;何衛(wèi)鋒;李啟鵬;;激光沖擊強化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用[J];激光與光電子學進展;2008年12期

4 邵軍超;劉越;;顆粒增強金屬基復(fù)合材料力學行為有限元模擬研究現(xiàn)狀[J];材料導(dǎo)報;2007年09期

5 周建忠,楊繼昌,周明,張永康,郭大浩,吳鴻興;約束層剛性對激光誘導(dǎo)沖擊波影響的研究[J];中國激光;2002年11期

6 花銀群,張永康,楊繼昌,陳瑞芳,葉云霞;激光沖擊強化技術(shù)中自由約束層理論厚度的研究[J];中國激光;2002年08期

7 周建忠,周 明,肖愛民,楊繼昌,張永康;約束層的厚度和柔性對激光沖擊強化效果的影響[J];應(yīng)用激光;2002年01期

8 郭成,程羽,尚春陽,蘇文斌,許建群;SiC顆粒增強鋁合金基復(fù)合材料斷裂與強化機理[J];復(fù)合材料學報;2001年04期

9 江海河;激光加工技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展及展望[J];光電子技術(shù)與信息;2001年04期

10 姜傳海,張文龍,王德尊,吳建生;SiC_w/Al復(fù)合材料切屑的熱模壓成形回收方法[J];機械工程材料;2001年06期

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4 劉喜歡;鋁鐵合金板材熱處理組織及性能的研究[D];沈陽工業(yè)大學;2011年

5 袁蓓;激光沖擊薄鋁板成形動態(tài)特征量的檢測[D];江蘇大學;2010年

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本文編號：2522372