本論文以航空發(fā)動機TC17鈦合金葉片為研究對象,利用先進的激光沖擊強化進行表面改性,通過研究激光參數(shù)對性能的影響,尋找最優(yōu)工藝參數(shù),形成優(yōu)化的工藝方法,為激光沖擊強化在TC17鈦合金葉片應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。本論文首先借助ABAQUS有限元仿真技術(shù),研究相同工藝參數(shù)下,不同脈寬和不同材料厚度對激光沖擊波傳播速度、殘余應(yīng)力分布的影響。并與實驗測試結(jié)果對比驗證,完成對工藝參數(shù)的選取和預(yù)測。本論文對航空發(fā)動機葉片材料TC17鈦合金進行系統(tǒng)的激光沖擊強化參數(shù)研究,研究了不同激光參數(shù)對其顯微硬度、表面與深度方向殘余應(yīng)力、疲勞壽命、表面粗糙度以及變形量等性能指標(biāo)的影響,探索最佳工藝參數(shù),優(yōu)化工藝窗口,獲得多元參數(shù)下的葉片激光沖擊強化延壽方法。使用優(yōu)選參數(shù)進行了實際應(yīng)力測試和性能實驗,研究結(jié)果表明:在應(yīng)力水平為480MPa、循環(huán)次數(shù)為2?10～7的條件下,激光沖擊強化后的模擬件全部通過測試,循環(huán)次數(shù)比未強化模擬件提高了一個數(shù)量級;強化后的表面粗糙度與基體相當(dāng);變形量滿足設(shè)計技術(shù)指標(biāo)要求;為激光沖擊強化技術(shù)在TC17鈦合金整體葉盤構(gòu)件上的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。由于激光沖擊強化效果影響因素的復(fù)雜性,本論文系統(tǒng)分析了工藝...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外激光沖擊強化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 激光沖擊強化技術(shù)研究發(fā)展歷程
        1.2.2 激光沖擊強化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.2.3 國內(nèi)激光沖擊強化技術(shù)存在的主要差距
    1.3 本論文的主要研究內(nèi)容
第2章 實驗材料、設(shè)備及方法
    2.1 引言
    2.2 實驗材料及試樣制備
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 實驗方案
    2.3 實驗設(shè)備及技術(shù)參數(shù)
    2.4 實驗測試設(shè)備
        2.4.1 高精度粗糙度測量儀
        2.4.2 三坐標(biāo)測量設(shè)備
        2.4.3 殘余應(yīng)力測量設(shè)備
        2.4.4 應(yīng)力剝層實驗機
        2.4.5 掃描電鏡
        2.4.6 振動疲勞實驗臺
    2.5 本章小結(jié)
第3章 激光沖擊強化葉片數(shù)值模擬研究
    3.1 引言
    3.2 有限元仿真方法
        3.2.1 仿真過程
        3.2.2 TC17 鈦合金的本構(gòu)模型
        3.2.3 沖擊波壓力模型和有限元模型的建立
        3.2.4 激光沖擊波的時空分布
        3.2.5 殘余應(yīng)力的表征
    3.3 沖擊波在材料中衰減規(guī)律
        3.3.1 不同脈寬沖擊波在鈦合金中傳播速度分析
        3.3.2 沖擊波在不同厚度鈦合金中傳播速度分析
    3.4 殘余應(yīng)力場分析
        3.4.1 脈寬與殘余應(yīng)力之間關(guān)系的測試
        3.4.2 有限元仿真不同脈寬殘余應(yīng)力分析及驗證
        3.4.3 有限元仿真不同厚度試樣殘余應(yīng)力分析
        3.4.4 厚度在1-2mm之間的薄板殘余應(yīng)力分析
    3.5 沖擊路徑對強化效果的影響
        3.5.1 對實際葉片的數(shù)值模擬
        3.5.2 沖擊路徑對變形量的影響
        3.5.3 沖擊路徑對殘余應(yīng)力場的影響
    3.6 本章小結(jié)
第4章 TC17 鈦合金葉片激光沖擊強化實驗研究
    4.1 引言
    4.2 影響殘余應(yīng)力與性能的工藝參數(shù)分析
        4.2.1 激光能量密度
        4.2.2 吸收層
        4.2.3 約束層
        4.2.4 光斑形狀
        4.2.5 光斑搭接率
    4.3 工藝參數(shù)的確定
        4.3.1激光能量與搭接率正交實驗
        4.3.2 應(yīng)力剝層實驗測試殘余壓應(yīng)力深度
        4.3.3 表面粗糙度對比測試
        4.3.4 變形分析與控制
        4.3.5高周疲勞壽命對比實驗
        4.3.6斷口分析實驗
        4.3.7 激光沖擊強化后組織分析
    4.4 風(fēng)扇整體葉盤葉身加工實驗
        4.4.1 路徑規(guī)劃
        4.4.2 實驗驗證
    4.5 本章小結(jié)
第5章 激光沖擊強化穩(wěn)定性評價方法
    5.1 引言
    5.2 穩(wěn)定性的評價方法
        5.2.1 測量激光能量
        5.2.2 表面殘余壓應(yīng)力檢測法
        5.2.3 振動疲勞壽命
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：4039792