本文關(guān)鍵詞：激光沖擊強(qiáng)化金屬表面位錯(cuò)密度和晶粒尺寸的研究

  更多相關(guān)文章： 位錯(cuò)密度 晶粒尺寸 有限元 激光沖擊強(qiáng)化

【摘要】：金屬表面的微觀組織對(duì)于它的耐磨損、耐腐蝕以及抗疲勞能力有很重要的影響。激光沖擊強(qiáng)化能夠改變金屬表面的微觀組織,激光沖擊強(qiáng)化通過誘導(dǎo)沖擊波作用于材料表面,在材料表面產(chǎn)生晶粒位錯(cuò),提高材料的耐磨損、耐腐蝕以及抗疲勞能力。激光沖擊強(qiáng)化可以用于金屬材料表面的強(qiáng)化、結(jié)構(gòu)的輕量化和表面的耐磨處理。目前,對(duì)于激光沖擊強(qiáng)化的研究都是采用試驗(yàn)的方法,但對(duì)于激光沖擊強(qiáng)化金屬表面微觀組織演變的仿真研究很欠缺。本文旨在研究激光沖擊強(qiáng)化后,LY2鋁合金表面位錯(cuò)密度和晶粒尺寸的演變,建立基于ABAQUS軟件的激光沖擊強(qiáng)化有限元模型,用VISUAL STUDIO編寫基于位錯(cuò)理論的微觀組織演變模型,進(jìn)行了有限元軟件的二次開發(fā),以材料子程序的形式將該模型嵌入到激光沖擊強(qiáng)化有限元模型中,實(shí)現(xiàn)金屬表面位錯(cuò)密度、晶粒尺寸的預(yù)測(cè),仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果有很好的一致性。運(yùn)用該模型,研究了多種激光加工條件下微觀組織演變規(guī)律,得到了加工參數(shù)與表面晶粒尺寸間的關(guān)系,為系統(tǒng)優(yōu)化激光沖擊強(qiáng)化工藝參數(shù)奠定了重要基礎(chǔ)。論文主要內(nèi)容及結(jié)論如下:首先,運(yùn)用ABAQUS軟件建立激光沖擊強(qiáng)化LY2鋁合金的有限元模型。通過采用確當(dāng)?shù)牟牧夏Ｐ汀⒂邢拊７椒ㄒ约拔⒂^組織演變模型,進(jìn)行了有限元二次開發(fā),將微觀組織預(yù)測(cè)模型以材料子程序的形式嵌入激光沖擊強(qiáng)化有限元模型中,描述激光沖擊強(qiáng)化后金屬表面位錯(cuò)密度和晶粒尺寸的演變,。其次,通過調(diào)整微觀組織演變模型中的相關(guān)參數(shù),將仿真得到的激光單次沖擊強(qiáng)化和激光多次沖擊強(qiáng)化金屬表面的位錯(cuò)密度和晶粒尺寸的結(jié)果與前人試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證仿真模型的準(zhǔn)確性。最后,將該基于位錯(cuò)理論的位錯(cuò)密度和晶粒尺寸的預(yù)測(cè)模型用來(lái)研究激光沖擊強(qiáng)化的作用規(guī)律,包括隨著沖擊次數(shù)的變化,金屬表面的位錯(cuò)密度和晶粒尺寸的變化以及嚴(yán)重塑性變形層深度的變化;材料種類的變化,位錯(cuò)密度和晶粒尺寸隨深度的變化趨勢(shì);沖擊波壓力的變化,晶粒尺寸和位錯(cuò)密度的變化。結(jié)果表明,隨著沖擊次數(shù)的增加,塑性變形層的深度的增加長(zhǎng)率和晶粒尺寸的變化率降低,特別是第四次沖擊和第五次沖擊;隨著沖擊波壓力的增加,金屬表層晶粒尺寸逐漸減小,位錯(cuò)密度逐漸增加;不同材料在相同情況下的晶粒尺寸和位錯(cuò)密度的變化趨勢(shì)一致,但晶粒細(xì)化率不一致。
【關(guān)鍵詞】：位錯(cuò)密度 晶粒尺寸 有限元 激光沖擊強(qiáng)化
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG665
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 研究背景11
• 1.2 塑性變形機(jī)制11-13
• 1.2.1 金屬材料位錯(cuò)11-12
• 1.2.2 激光沖擊強(qiáng)化后材料的塑性變形和微觀組織12-13
• 1.3 激光沖擊強(qiáng)化金屬材料的微觀機(jī)理的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 本課題研究意義和主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 第二章 激光沖擊強(qiáng)化理論分析16-25
• 2.1 激光沖擊強(qiáng)化的物理過程16-17
• 2.2 激光沖擊波的形成以及壓力的估算17-21
• 2.2.1 激光沖擊波壓力的形成17
• 2.2.2 非約束模型下激光沖擊波17-18
• 2.2.3 約束模型下激光沖擊波18-21
• 2.3 激光單次沖擊強(qiáng)化鋁合金的強(qiáng)化機(jī)制21-22
• 2.4 激光多次沖擊強(qiáng)化鋁合金的強(qiáng)化機(jī)制22-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第三章 激光沖擊強(qiáng)化微觀組織演變預(yù)測(cè)有限元建模25-37
• 3.1 有限元分析流程25-26
• 3.2 激光沖擊強(qiáng)化有限元建模關(guān)鍵問題的解決26-30
• 3.2.1 仿真模型的建立26-27
• 3.2.2 材料本構(gòu)模型27
• 3.2.3 激光沖擊波壓力27-30
• 3.2.4 模擬求解時(shí)間30
• 3.3 微觀組織演變模型30-35
• 3.3.1 微觀組織數(shù)學(xué)模型30-32
• 3.3.2 材料子程序32-35
• 3.4 微觀組織演變模型參數(shù)35-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第四章 激光沖擊強(qiáng)化微觀組織仿真分析37-53
• 4.1 激光單次沖擊強(qiáng)化微觀組織預(yù)測(cè)37-40
• 4.2 激光多次沖擊強(qiáng)化微觀組織仿真分析40-46
• 4.2.1 激光多次沖擊強(qiáng)化微觀組織預(yù)測(cè)40-44
• 4.2.2 激光多次沖擊強(qiáng)化微觀組織仿真對(duì)比分析44-46
• 4.3 不同材料的仿真對(duì)比分析46-51
• 4.3.1 不同材料隨深度變化微觀組織的變化47-49
• 4.3.2 隨沖擊波壓力變化微觀組織變化趨勢(shì)49-51
• 4.4 本章小結(jié)51-53
• 第五章 總結(jié)與展望53-55
• 5.1 主要結(jié)論53-54
• 5.2 工作展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-60
• 致謝60-61
• 碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文61

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張永康;余承業(yè);;激光沖擊提高航空材料的疲勞壽命概述[J];電加工;1993年05期

2 ;激光沖擊處理的新活力[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;1996年12期

3 范靜怡;激光沖擊處理[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;1997年04期

4 肖愛民,楊繼昌,張永康;激光沖擊強(qiáng)化原理及應(yīng)用概述[J];電加工與模具;2000年06期

5 全宏聲;激光沖擊強(qiáng)化提高構(gòu)件疲勞強(qiáng)度[J];材料工程;2001年12期

6 謝頌京;張偉;;激光沖擊效果的影響因素及其發(fā)展趨勢(shì)[J];新技術(shù)新工藝;2006年10期

7 馬壯;李應(yīng)紅;張永康;任旭東;張凌峰;;激光沖擊處理對(duì)304不銹鋼力學(xué)性能的影響[J];材料熱處理學(xué)報(bào);2007年03期

8 羅新民;馬輝;張靜文;張永康;;激光沖擊中的“應(yīng)變屏蔽”和“約束擊穿”[J];材料導(dǎo)報(bào);2010年05期

9 羅新民;苑春智;任旭東;陳康敏;張永康;;激光沖擊超高應(yīng)變率對(duì)鈦板形變微結(jié)構(gòu)的影響[J];材料熱處理學(xué)報(bào);2010年06期

10 徐國(guó)建;李挺;王虹;杭爭(zhēng)翔;邢飛;;激光沖擊處理的應(yīng)用[J];電焊機(jī);2010年11期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 吳先前;宋宏偉;魏延鵬;王曦;黃晨光;段祝平;;激光沖擊強(qiáng)化誘導(dǎo)的沖擊波壓力特征研究[A];第十屆全國(guó)沖擊動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2011年

2 阮亮;張文武;焦俊科;;激光沖擊強(qiáng)化研究現(xiàn)狀與發(fā)展[A];第15屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下）[C];2013年

3 鄒世坤;吳樹輝;曹子文;費(fèi)群星;;激光沖擊處理焊接區(qū)在核反應(yīng)堆上的應(yīng)用[A];第13屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

4 鄒世坤;曹子文;;鈦合金整體葉盤的激光沖擊強(qiáng)化[A];2009年先進(jìn)光學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用研討會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2009年

5 汪誠(chéng);李應(yīng)紅;馬壯;趙雙成;周鑫;;航空部件激光沖擊強(qiáng)化系統(tǒng)與工藝研究[A];大型飛機(jī)關(guān)鍵技術(shù)高層論壇暨中國(guó)航空學(xué)會(huì)2007年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

6 任旭東;張永康;周建忠;李國(guó)杰;;激光沖擊提高鈦合金機(jī)械性能研究[A];光子科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化——長(zhǎng)三角光子科技創(chuàng)新論壇暨2006年安徽博士科技論壇論文集[C];2006年

7 任旭東;張永康;馮愛新;張西良;;激光沖擊中殘余應(yīng)力對(duì)鏈篦機(jī)零件裂紋的影響[A];2008全國(guó)功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2008年

8 胡永祥;姚振強(qiáng);;基于高斯過程回歸的激光沖擊加工可靠建模方法研究[A];第15屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下）[C];2013年

9 羅龍錦;任志強(qiáng);張宗林;;激光沖擊強(qiáng)化與噴丸提高不銹鋼疲勞性能對(duì)比研究[A];第十五屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)第13分會(huì)場(chǎng)：航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、制造與應(yīng)用技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

10 聶祥樊;臧順來(lái);何衛(wèi)鋒;;激光沖擊“殘余應(yīng)力洞”敏感性分析與抑制方法研究[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 記者 張梅;首條激光沖擊強(qiáng)化生產(chǎn)線落戶航空基地[N];陜西日?qǐng)?bào);2008年

2 張梅;中國(guó)首條激光沖擊強(qiáng)化生產(chǎn)線在西安落戶[N];陜西科技報(bào);2008年

3 陳軍;我國(guó)激光沖擊強(qiáng)化應(yīng)用技術(shù)取得重大突破[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2009年

4 鄒世坤;激光沖擊強(qiáng)化：新一代抗疲勞表面強(qiáng)化技術(shù)[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2013年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 魯金忠;激光沖擊強(qiáng)化鋁合金力學(xué)性能及微觀塑性變形機(jī)理研究[D];江蘇大學(xué);2010年

2 蘇孺;基于X射線衍射技術(shù)的金屬材料受限形變行為研究[D];北京理工大學(xué);2015年

3 王江濤;鋁合金及其焊接件激光沖擊強(qiáng)化抗環(huán)境損傷工藝與機(jī)理研究[D];江蘇大學(xué);2015年

4 李康妹;基于激光沖擊效應(yīng)的微坑加工方法及其摩擦學(xué)性能研究[D];上海交通大學(xué);2015年

5 鄭超;激光沖擊微成形工藝數(shù)值模擬及其實(shí)驗(yàn)研究[D];山東大學(xué);2011年

6 胡永祥;激光沖擊處理工藝過程數(shù)值建模與沖擊效應(yīng)研究[D];上海交通大學(xué);2008年

7 羅開玉;激光沖擊不銹鋼抗腐蝕性能及微觀強(qiáng)化機(jī)理研究[D];江蘇大學(xué);2012年

8 車志剛;微尺度激光沖擊強(qiáng)化金屬靶材數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D];華中科技大學(xué);2009年

9 丁華;金屬板料激光沖擊變形機(jī)理及鋁板校形研究[D];江蘇大學(xué);2010年

10 葛茂忠;AZ31B變形鎂合金及其焊接件激光沖擊處理研究[D];江蘇大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 黃婉婉;稠油熱采智能轉(zhuǎn)換接頭設(shè)計(jì)及抗腐蝕性能研究[D];江蘇大學(xué);2016年

2 李振;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];江蘇大學(xué);2016年

3 宣婷;激光沖擊表面微造型的理論和實(shí)驗(yàn)研究[D];江蘇大學(xué);2016年

4 邵偉;激光沖擊強(qiáng)化對(duì)AZ80鎂合金微觀組織和電化學(xué)腐蝕的影響[D];江蘇大學(xué);2016年

5 徐士東;GH2036合金激光沖擊晶粒細(xì)化及耐腐蝕性能優(yōu)化研究[D];江蘇大學(xué);2016年

6 鮑士喜;耐熱馬氏體不銹鋼ЭП866激光沖擊強(qiáng)化組織與性能研究[D];江蘇大學(xué);2016年

7 邢佳;鎂合金激光沖擊植入納米SiC顆粒工藝與性能研究[D];江蘇大學(xué);2016年

8 王長(zhǎng)雨;壓鑄鎂合金雙面激光沖擊強(qiáng)化殘余應(yīng)力和拉伸性能研究[D];江蘇大學(xué);2016年

9 杜金星;基于激光沖擊強(qiáng)化的擠壓模具延壽方法及機(jī)理研究[D];江蘇大學(xué);2016年

10 吳浩;基于激光沖擊的導(dǎo)軌表面形貌及性能研究[D];江蘇大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：909197