高溫合金由于其優(yōu)良的高溫蠕變和強度特性,被廣泛的用于制造航空發(fā)動機熱端部件。隨著現(xiàn)代航空發(fā)動機推力的不斷增加,高性能及輕量化的結(jié)構(gòu)件對高溫合金的力學(xué)性能提出了更高的要求。激光沖擊處理（Laser shock peening,LSP）技術(shù)作為一種新型的表面強化工藝,可以有效的提高高溫合金的服役壽命,具有非常深遠(yuǎn)的意義。本文以GH3039高溫合金為研究對象,通過開展激光沖擊高溫合金表面形貌、顯微組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能等研究工作,為激光沖擊處理技術(shù)在高溫合金等熱端部件上的應(yīng)用提供依據(jù)。本論文主要工作及相關(guān)結(jié)論如下:采用美國LSPT公司生產(chǎn)的Procudo200型激光噴丸系統(tǒng)對GH3039高溫合金拉伸試樣表面進(jìn)行不同激光能量沖擊處理,利用MTS Landmark 370.10電液伺服試驗系統(tǒng)進(jìn)行拉伸試驗,獲得LSP處理前后高溫合金的應(yīng)力-應(yīng)變曲線;利用ARAMIS三維光學(xué)變形和應(yīng)變測量分析系統(tǒng)同步采集了高溫合金拉伸試樣在拉伸過程中的應(yīng)變情況,探究不同激光能量對激光沖擊強化效果的影響,并利用∑IGMA500型掃描電子顯微鏡（SEM）觀測其斷口形貌。結(jié)果表明:隨著激光脈沖能量的增加,GH3039高溫合... 

【文章來源】：江蘇理工學(xué)院江蘇省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鎳基高溫合金的發(fā)展趨勢[11]

江蘇理工學(xué)院碩士學(xué)位論文2圖1-1鎳基高溫合金的發(fā)展趨勢[11]圖1-2各材料在Rolls-Royce航空發(fā)動機的應(yīng)用[14]1.2鎳基高溫合金強化方法由于鎳基高溫合金在制備時常會混入夾雜物，導(dǎo)致材料的疲勞性能受到影響，無法保證結(jié)構(gòu)材料部件的使用壽命，從而制約了合金更廣泛應(yīng)用。當(dāng)前，用于鎳基高溫合金強化的方法主要有熱處理、表面處理以及合金元素。1.2.1熱處理熱處理對于鎳基高溫合金組織的影響較為敏感，不同的熱處理能夠?qū)辖鸬木Я６�、強化相的程度和溶解、析出相的�?shù)量和晶粒尺寸等的影響是不同的，因此，需要慎重選擇熱處理工藝。目前，鎳基高溫合金的熱處理工藝研究較為深入的是固溶處理和時效處理。孫丹丹[16]在研究熱處理對Inconel625合金組織與性能的影響時發(fā)現(xiàn)，固溶處理能

江蘇理工學(xué)院碩士學(xué)位論文6（2）超快。沖擊波從誘導(dǎo)產(chǎn)生等離子體到作用結(jié)束時間只有幾十納秒[48]；（3）高能。激光束作用區(qū)域內(nèi)能量密度非常高[48]；（4）超高應(yīng)變率。沖擊波作用時間短，應(yīng)變率達(dá)到106s-1以上，相當(dāng)于機械噴丸的103倍，爆炸壓力的102倍，屬于極端條件下的極端制造方法[48]。圖1-3激光沖擊處理原理圖1.3.2激光沖擊處理國內(nèi)外發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀上個世紀(jì)70年代，美國學(xué)者Fairand等人利用高功率、短脈沖強激光沖擊強化7075鋁合金，激光沖擊處理后發(fā)現(xiàn)，其疲勞壽命和抗應(yīng)力腐蝕能力得到了明顯的提高，這也證實激光沖擊處理技術(shù)的可行性，并由此開始拉開激光沖擊處理應(yīng)用研究的序幕[49]。緊隨其后，BMI的Calaur等人改進(jìn)了激光沖擊強化工藝，發(fā)現(xiàn)在有約束層和涂覆層模式下，所產(chǎn)生的沖擊波壓力能達(dá)到GPa量級并顯著提高材料的抗疲勞性能[50]。1990年初，美國LawrenceLivermore國家實驗室在激光沖擊基礎(chǔ)理論、工藝研究與設(shè)備開發(fā)方面，與GE和MIC等公司合作進(jìn)行深入的探索，研發(fā)出了釹玻璃激光器（平均功率600W、頻率10Hz）并成功用于噴氣式發(fā)動機表面強化生產(chǎn)中，促進(jìn)了激光沖擊強化技術(shù)的快速發(fā)展。1995年，在參與美國“高周疲勞科學(xué)和技術(shù)計劃”期間，JeffDnlaney博士創(chuàng)辦了LSPTechnologies（LSPT）公司，是當(dāng)時世界上首家從事激光沖擊強化技術(shù)應(yīng)用公司。1995年起，針對在海灣戰(zhàn)爭中F101發(fā)動機存在的一級風(fēng)扇葉片抗外物損傷（FOD）能力不足等問題，GE公司和美國空軍決定，著手對其進(jìn)行激光沖擊處理，以消除F101發(fā)動機抵抗FOD能力的不足。實驗結(jié)果表明：經(jīng)過激光沖擊強化后，F(xiàn)101發(fā)動機第一級風(fēng)扇葉片外物損傷容限大幅度提高，如圖1-4所示[51]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[6]ARAMIS應(yīng)變測量系統(tǒng)在鋁合金材料拉伸試驗中的應(yīng)用[J]. 熊擁軍,劉同成,閆小青,楊志.  塑性工程學(xué)報. 2018(04)
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[10]固溶熱處理對一種第三代鎳基單晶高溫合金組織及高溫持久性能的影響[J]. 方向,趙云松,張劍,楊振宇,姜華,楊巖,陳昊,吳慶輝,駱宇時.  重慶大學(xué)學(xué)報. 2017(10)

博士論文
[1]AZ31B變形鎂合金及其焊接件激光沖擊處理研究[D]. 葛茂忠.江蘇大學(xué) 2013

碩士論文
[1]熱處理工藝對InconelX-750合金的組織和性能的影響研究[D]. 張亞輝.鋼鐵研究總院 2019
[2]激光沖擊強化AM50鎂合金的微觀組織及抗腐蝕性能研究[D]. 劉波.江蘇大學(xué) 2017
[3]鎳基高溫合金GH4133B的高溫疲勞行為研究[D]. 孫錦輝.遼寧科技大學(xué) 2008



本文編號：2935131