發(fā)布時間：2017-08-13 23:01

  本文關(guān)鍵詞：耐熱馬氏體不銹鋼ЭП866激光沖擊強化組織與性能研究

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【摘要】：馬氏體不銹鋼的力學性能可以通過熱處理來調(diào)整,這類鋼的綜合性能較好,在航空、航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景,但惡劣的工作環(huán)境對馬氏體不銹鋼的表面性能提出了更高的要求。因此,采用激光沖擊強化(LSP)和激光沖擊溫強化(WLSP)技術(shù)提高馬氏體不銹鋼表面性能具有重要的現(xiàn)實意義。本文以航空材料耐熱馬氏體不銹鋼ЭП866為研究對象,對其進行WLSP和不同次數(shù)的LSP處理,以期改善馬氏體不銹鋼靶材的表面微觀結(jié)構(gòu)和殘余應(yīng)力分布,從而提高其表面性能。對LSP和WLSP后的馬氏體不銹鋼靶材的殘余應(yīng)力、顯微硬度和組織結(jié)構(gòu)等進行了分析與數(shù)值模擬,結(jié)果表明:WLSP后馬氏體不銹鋼表面形成了高幅值的殘余壓應(yīng)力,相比于室溫LSP,只有250℃和300℃條件下的WLSP才誘導(dǎo)了更高幅值的殘余壓應(yīng)力,硬度測試結(jié)果與殘余應(yīng)力的測試結(jié)果有著相同的變化趨勢。對于不同次數(shù)的LSP:隨著沖擊次數(shù)的增加,靶材表面粗糙度增加,但當沖擊次數(shù)超過3次時,表面粗糙度基本不再改變;多次激光沖擊在靶材表面引入了更高幅值的殘余壓應(yīng)力,光斑搭接處的殘余壓應(yīng)力的分布更加均勻化;沖擊次數(shù)的增加對表面硬度的影響并不明顯,但能夠增加硬化層的深度;處于高幅值殘余應(yīng)力的區(qū)域并不穩(wěn)定,熱處理后將大幅度的釋放,但依然能保留較大的數(shù)值。顯微組織分析表明,LSP后不銹鋼沖擊區(qū)內(nèi)部出現(xiàn)高密度的纏結(jié)位錯;另外,250℃下的WLSP,位錯大量增殖纏結(jié),形成位錯芯,位錯芯被認為是析出相的有利形核點,而且,動態(tài)應(yīng)變時效和熱輔助的動態(tài)析出誘導(dǎo)了比LSP和150℃WLSP后更大尺寸的析出相和更加纏結(jié)的位錯結(jié)構(gòu),析出相與位錯相互作用形成穩(wěn)定的“柯氏氣團”,柯氏氣團對可動位錯的釘扎作用使得微觀結(jié)構(gòu)變得更加穩(wěn)固,表現(xiàn)為力學性能和疲勞壽命的提高。多次激光沖擊可以誘導(dǎo)更高密度的位錯與析出相,位錯結(jié)構(gòu)更加纏結(jié),高密度的位錯堆積在馬氏體板條處形成板條狀的位錯邊界,這種位錯結(jié)構(gòu)在500℃、1h的高溫熱處理后仍具有較高的密度和較為纏結(jié)的組織結(jié)構(gòu),說明具有較好的熱穩(wěn)定性。此外,對多次沖擊試樣的殘余應(yīng)力進行了數(shù)值模擬,模擬結(jié)果表明:激光沖擊在材料表面引入了高幅值的殘余壓應(yīng)力,在次表層引入了殘余拉應(yīng)力,在材料背面引入了殘余壓應(yīng)力;隨著沖擊次數(shù)的增加,殘余壓應(yīng)力的幅值也會增加。模擬結(jié)果與實驗結(jié)果能夠較好的吻合。
【關(guān)鍵詞】：耐熱馬氏體不銹鋼 激光沖擊溫強化 微觀組織 殘余應(yīng)力 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG142.71;TG665
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 不銹鋼11
• 1.2 馬氏體不銹鋼的特性11
• 1.3 耐熱馬氏體不銹鋼及其應(yīng)用11-12
• 1.4 耐熱馬氏體不銹鋼應(yīng)用中的問題12-13
• 1.5 激光沖擊強化技術(shù)研究現(xiàn)狀13-17
• 1.5.1 國外研究概況14-16
• 1.5.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.6 激光沖擊溫強化理論分析17-18
• 1.6.1 激光沖擊溫強化過程17-18
• 1.6.2 激光沖擊溫強化原理18
• 1.7 數(shù)值模擬技術(shù)及其研究現(xiàn)狀18-19
• 1.7.1 有限元法及其求解步驟18-19
• 1.7.2 有限元數(shù)值模擬在激光沖擊處理方面的應(yīng)用19
• 1.8 本課題研究目的、意義及內(nèi)容19-21
• 第二章 實驗材料及測試方法21-30
• 2.1 實驗材料及試樣制備21-26
• 2.1.1 實驗材料21-22
• 2.1.2 吸收層和約束層材料22-23
• 2.1.3 實驗技術(shù)路線23
• 2.1.4 試樣制備23-24
• 2.1.5 激光沖擊強化實驗方案24-26
• 2.2 實驗設(shè)備及方法26-29
• 2.2.1 激光沖擊強化實驗設(shè)備26-27
• 2.2.2 分析與測試27-29
• 2.2.3 組織分析方法29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 第三章 耐熱馬氏體不銹鋼激光沖擊溫強化組織性能研究30-42
• 3.1 引言30
• 3.2 激光沖擊溫強化表面性能分析30-35
• 3.2.1 表面殘余應(yīng)力30-33
• 3.2.2 顯微硬度33-34
• 3.2.3 XRD物相分析34-35
• 3.3 耐熱馬氏體不銹鋼 ЭП866激光沖擊溫強化TEM結(jié)構(gòu)分析35-37
• 3.4 分析與討論37-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第四章 馬氏體不銹鋼 ЭП866多次激光沖擊表層殘余應(yīng)力與組織性能研究42-64
• 4.1 引言42-43
• 4.2 多次激光沖擊強化表面形貌分析43-46
• 4.2.1 表面微區(qū)形貌43-44
• 4.2.2 表面粗糙度44-46
• 4.3 多次激光沖擊強化表面性能分析46-49
• 4.3.1 表面殘余應(yīng)力46-48
• 4.3.2 顯微硬度48-49
• 4.4 XRD物相分析49-50
• 4.5 熱處理對多次激光沖擊馬氏體不銹鋼 ЭП866性能的影響50-52
• 4.5.1 表面殘余應(yīng)力50-52
• 4.5.2 XRD物相分析52
• 4.6 耐熱馬氏體不銹鋼 ЭП866多次激光沖擊強化TEM結(jié)構(gòu)分析52-56
• 4.7 多次激光沖擊馬氏體不銹鋼表層殘余應(yīng)力場有限元模擬與分析56-62
• 4.7.1 材料的本構(gòu)模型56-57
• 4.7.2 網(wǎng)格劃分57-58
• 4.7.3 邊界定義和沖擊波的加載58-59
• 4.7.4 分析步的選擇59-60
• 4.7.5 模擬結(jié)果與分析60-62
• 4.8 本章小結(jié)62-64
• 第五章 總結(jié)與展望64-66
• 5.1 總結(jié)64-65
• 5.2 展望65-66
• 參考文獻66-72
• 致謝72-73
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文73

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