激光沖擊強(qiáng)化對(duì)GH4169加工表面完整性和疲勞壽命的影響
發(fā)布時(shí)間:2022-01-04 10:15
鎳基高溫合金GH4169具有較高的高溫強(qiáng)度、抗蠕變性,在600℃以上的高溫環(huán)境具有抗氧化和耐腐蝕性,常用于制造航空、能源工業(yè)中的渦輪盤(pán)、轉(zhuǎn)子葉片等主要部件。渦輪轉(zhuǎn)子葉片在服役條件下承受?chē)?yán)重的熱載荷和機(jī)械載荷,由于應(yīng)力集中,葉片根部容易發(fā)生疲勞斷裂。面對(duì)渦輪轉(zhuǎn)子葉片長(zhǎng)服役壽命需求,亟待改善GH4169轉(zhuǎn)子葉片的加工工藝,但轉(zhuǎn)子葉片根部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,加工及強(qiáng)化較困難。激光沖擊具有強(qiáng)化效果佳、可控性強(qiáng)、適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn),特別是小光斑激光沖擊更有經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性技術(shù)優(yōu)勢(shì),可用于提高GH4169零件加工表面完整性和疲勞壽命。本文以小光斑激光沖擊強(qiáng)化對(duì)高溫合金GH4169加工表面完整性和疲勞壽命的影響規(guī)律為研究對(duì)象,基于激光沖擊原理、沖擊波理論,搭建小光斑激光沖擊強(qiáng)化加工實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過(guò)激光沖擊強(qiáng)化GH4169實(shí)驗(yàn)、拉伸疲勞實(shí)驗(yàn)、有限元仿真和數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析相結(jié)合的研究方法,分析GH4169加工表面殘余應(yīng)力、顯微硬度和表面粗糙度隨光斑搭接率、能量密度及沖擊次數(shù)的變化規(guī)律,探究GH4169小光斑激光沖擊強(qiáng)化加工表面的形成機(jī)理,揭示小光斑激光沖擊強(qiáng)化工藝對(duì)高溫合金GH4169疲勞壽命的影響機(jī)理,闡述GH4169小光...
【文章來(lái)源】:山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:74 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-1?PW4000航空發(fā)動(dòng)機(jī)中金屬材料質(zhì)量占比[8】??
1.2.1激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)研究??激光沖擊強(qiáng)化(Lasershockpeening,LSP)利用具有高功率密度和短脈沖(ns)??的強(qiáng)激光束作用于待處理材料表面對(duì)其強(qiáng)化激光沖擊強(qiáng)化原理如圖1-2所示,??材料表面所涂覆的能量吸收涂層吸收激光能量迅速汽化形成高溫、高壓等離子體,??等離子體吸收激光能量后爆炸產(chǎn)生等離子體高壓沖擊波。激光沖擊強(qiáng)化產(chǎn)生的沖擊??波壓力遠(yuǎn)大于材料的動(dòng)態(tài)屈服強(qiáng)度,材料表面發(fā)生超高應(yīng)變率的彈塑性變形[18]。吸??收保護(hù)層用于吸收激光能量,防止材料表面被激光灼傷,因此吸收保護(hù)層需選用對(duì)??2??
布更均勻、區(qū)域更大。王長(zhǎng)雨等[45]建立了激光沖擊強(qiáng)化AM50鎂合金殘余應(yīng)力模型,??研究激光進(jìn)給方向?qū)Γ粒停担版V合金試樣加工表面殘余應(yīng)力分布的影響,對(duì)比分析雙??面同時(shí)沖擊和間隔沖擊AM50疲勞試樣之間存在的差異,結(jié)果如圖1-3和圖1-4所??示。由圖1-3可知,激光進(jìn)給方向?qū)堄鄳?yīng)力一致性和均勻性有顯著影響,由1-4可??6??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]表面粗糙度對(duì)壓氣機(jī)盤(pán)疲勞壽命的影響[J]. 龍波,蘇雷,金鵬,肖久林. 航空維修與工程. 2017(04)
[2]激光沖擊強(qiáng)化提高外物打傷TC4鈦合金疲勞強(qiáng)度的試驗(yàn)研究[J]. 李東霖,何衛(wèi)鋒,游熙,張金,羅思海,楊竹芳,聶祥樊. 中國(guó)激光. 2016(07)
[3]雙面激光噴丸條件下沖擊前進(jìn)方向?qū)M50鎂合金試樣殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響[J]. 王長(zhǎng)雨,羅開(kāi)玉,魯金忠. 中國(guó)激光. 2016(03)
[4]激光沖擊“殘余應(yīng)力洞”的參數(shù)影響[J]. 賈凱翔,張傳偉,聶祥樊. 火力與指揮控制. 2014(08)
[5]激光沖擊“殘余應(yīng)力洞”的參數(shù)敏感性分析及其抑制方法[J]. 聶祥樊,臧順來(lái),何衛(wèi)鋒,趙潔. 高電壓技術(shù). 2014(07)
[6]INCONEL 718(GH4169)高溫合金的發(fā)展與工藝[J]. 齊歡. 材料工程. 2012(08)
[7]激光沖擊Johnson-Cook模型材料參數(shù)優(yōu)化[J]. 潘應(yīng)暉,戴峰澤,魯金忠. 蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(02)
[8]激光沖擊處理對(duì)GH4169合金應(yīng)力回火穩(wěn)定性的影響[J]. 孔德軍,繆宏. 材料熱處理學(xué)報(bào). 2010(09)
[9]激光沖擊材料表面“殘余應(yīng)力洞”形成規(guī)律與分析[J]. 姜銀方,來(lái)彥玲,張磊,唐振州,李志飛. 中國(guó)激光. 2010(08)
[10]激光沖擊強(qiáng)化對(duì)K417材料振動(dòng)疲勞性能的影響[J]. 李偉,何衛(wèi)鋒,李應(yīng)紅,汪誠(chéng),楊卓君. 中國(guó)激光. 2009(08)
碩士論文
[1]鈦合金噴丸強(qiáng)化殘余應(yīng)力場(chǎng)X射線法測(cè)試精確度與表征[D]. 劉崇遠(yuǎn).大連理工大學(xué) 2018
[2]基于激光沖擊的鈦合金小孔構(gòu)件殘余應(yīng)力分布及疲勞性能研究[D]. 李振.江蘇大學(xué) 2016
[3]低塑性滾壓鈦合金TC4表面完整性及低周疲勞壽命研究[D]. 賀蒙.山東大學(xué) 2015
[4]基于數(shù)值模擬的激光噴丸誘導(dǎo)殘余應(yīng)力場(chǎng)及其疲勞裂紋擴(kuò)展特性研究[D]. 趙建飛.江蘇大學(xué) 2009
本文編號(hào):3568162
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【文章頁(yè)數(shù)】:74 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-1?PW4000航空發(fā)動(dòng)機(jī)中金屬材料質(zhì)量占比[8】??
1.2.1激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)研究??激光沖擊強(qiáng)化(Lasershockpeening,LSP)利用具有高功率密度和短脈沖(ns)??的強(qiáng)激光束作用于待處理材料表面對(duì)其強(qiáng)化激光沖擊強(qiáng)化原理如圖1-2所示,??材料表面所涂覆的能量吸收涂層吸收激光能量迅速汽化形成高溫、高壓等離子體,??等離子體吸收激光能量后爆炸產(chǎn)生等離子體高壓沖擊波。激光沖擊強(qiáng)化產(chǎn)生的沖擊??波壓力遠(yuǎn)大于材料的動(dòng)態(tài)屈服強(qiáng)度,材料表面發(fā)生超高應(yīng)變率的彈塑性變形[18]。吸??收保護(hù)層用于吸收激光能量,防止材料表面被激光灼傷,因此吸收保護(hù)層需選用對(duì)??2??
布更均勻、區(qū)域更大。王長(zhǎng)雨等[45]建立了激光沖擊強(qiáng)化AM50鎂合金殘余應(yīng)力模型,??研究激光進(jìn)給方向?qū)Γ粒停担版V合金試樣加工表面殘余應(yīng)力分布的影響,對(duì)比分析雙??面同時(shí)沖擊和間隔沖擊AM50疲勞試樣之間存在的差異,結(jié)果如圖1-3和圖1-4所??示。由圖1-3可知,激光進(jìn)給方向?qū)堄鄳?yīng)力一致性和均勻性有顯著影響,由1-4可??6??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]表面粗糙度對(duì)壓氣機(jī)盤(pán)疲勞壽命的影響[J]. 龍波,蘇雷,金鵬,肖久林. 航空維修與工程. 2017(04)
[2]激光沖擊強(qiáng)化提高外物打傷TC4鈦合金疲勞強(qiáng)度的試驗(yàn)研究[J]. 李東霖,何衛(wèi)鋒,游熙,張金,羅思海,楊竹芳,聶祥樊. 中國(guó)激光. 2016(07)
[3]雙面激光噴丸條件下沖擊前進(jìn)方向?qū)M50鎂合金試樣殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響[J]. 王長(zhǎng)雨,羅開(kāi)玉,魯金忠. 中國(guó)激光. 2016(03)
[4]激光沖擊“殘余應(yīng)力洞”的參數(shù)影響[J]. 賈凱翔,張傳偉,聶祥樊. 火力與指揮控制. 2014(08)
[5]激光沖擊“殘余應(yīng)力洞”的參數(shù)敏感性分析及其抑制方法[J]. 聶祥樊,臧順來(lái),何衛(wèi)鋒,趙潔. 高電壓技術(shù). 2014(07)
[6]INCONEL 718(GH4169)高溫合金的發(fā)展與工藝[J]. 齊歡. 材料工程. 2012(08)
[7]激光沖擊Johnson-Cook模型材料參數(shù)優(yōu)化[J]. 潘應(yīng)暉,戴峰澤,魯金忠. 蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(02)
[8]激光沖擊處理對(duì)GH4169合金應(yīng)力回火穩(wěn)定性的影響[J]. 孔德軍,繆宏. 材料熱處理學(xué)報(bào). 2010(09)
[9]激光沖擊材料表面“殘余應(yīng)力洞”形成規(guī)律與分析[J]. 姜銀方,來(lái)彥玲,張磊,唐振州,李志飛. 中國(guó)激光. 2010(08)
[10]激光沖擊強(qiáng)化對(duì)K417材料振動(dòng)疲勞性能的影響[J]. 李偉,何衛(wèi)鋒,李應(yīng)紅,汪誠(chéng),楊卓君. 中國(guó)激光. 2009(08)
碩士論文
[1]鈦合金噴丸強(qiáng)化殘余應(yīng)力場(chǎng)X射線法測(cè)試精確度與表征[D]. 劉崇遠(yuǎn).大連理工大學(xué) 2018
[2]基于激光沖擊的鈦合金小孔構(gòu)件殘余應(yīng)力分布及疲勞性能研究[D]. 李振.江蘇大學(xué) 2016
[3]低塑性滾壓鈦合金TC4表面完整性及低周疲勞壽命研究[D]. 賀蒙.山東大學(xué) 2015
[4]基于數(shù)值模擬的激光噴丸誘導(dǎo)殘余應(yīng)力場(chǎng)及其疲勞裂紋擴(kuò)展特性研究[D]. 趙建飛.江蘇大學(xué) 2009
本文編號(hào):3568162
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