目的探索激光沖擊工藝參數(shù)對2524鋁合金疲勞壽命的影響。方法開展不同激光能量、不同沖擊次數(shù)下的激光沖擊強(qiáng)化實(shí)驗(yàn),測試其殘余應(yīng)力和表面硬度,并進(jìn)行裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)和顯微組織觀察。結(jié)果激光沖擊強(qiáng)化能顯著提高材料的表面硬度,且材料的硬度值隨著沖擊能量和沖擊次數(shù)的增加而遞增,但硬度增長率隨沖擊次數(shù)增多而降低。激光沖擊強(qiáng)化在試樣表層形成較大的殘余壓應(yīng)力,使用6.25 J的激光能量沖擊1次,最大殘余壓應(yīng)力可達(dá)-222MPa,并且殘余壓應(yīng)力隨著激光能量和沖擊次數(shù)增加而增加,但沖擊強(qiáng)化次數(shù)存在閾值。相較于未沖擊試樣,激光沖擊1次的試樣的疲勞壽命提升32%,沖擊2次的疲勞壽命提升41%。對試樣斷口進(jìn)行微觀形貌觀察,在裂紋長度為28 mm處,未沖擊試樣、激光沖擊1次和沖擊2次試樣的疲勞條帶間距分別為1.06、0.628、0.488μm,裂紋擴(kuò)展速率分別為1.06×10^-3、6.28×10^-4、4.88×10^-4 mm/N。結(jié)論激光沖擊強(qiáng)化能顯著提高2524鋁合金的表面硬度,并在表面產(chǎn)生較大的殘余壓應(yīng)力。激光沖擊強(qiáng)化能夠有效遲滯2524-T3鋁合... 

【文章來源】：表面技術(shù). 2020,49(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

CT試樣尺寸

實(shí)驗(yàn)前對試樣進(jìn)行表面處理，即先去除包鋁層，后進(jìn)行超聲波清洗，冷風(fēng)吹干。在試樣待沖擊表面張貼100μm厚的3M公司黑色膠帶作為吸收層，使用1～2 mm的流水作為約束層。由于激光脈沖時(shí)間極短，試樣溫升的影響可以忽略不計(jì)。激光光斑直徑為4 mm，搭接率為25%，選擇Z形搭接路徑，沖擊區(qū)域尺寸為16 mm×25 mm，采用正反面交替沖擊處理。為研究脈沖激光能量和激光沖擊次數(shù)對2524鋁合金抗疲勞性能的影響，選取3.13、6.25、10 J三種激光能量和1、2、3、4四種沖擊次數(shù)對試樣進(jìn)行激光沖擊處理，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度達(dá)到0.06 mm，能實(shí)現(xiàn)多次沖擊時(shí)沖擊區(qū)域重疊。應(yīng)用不同工藝參數(shù)組合進(jìn)行激光沖擊處理的試樣編號見表2。1.3 表面完整性分析

采用如圖3所示的美國MTS Landmark型電液伺服系統(tǒng)，按GB/T 6398—2000標(biāo)準(zhǔn)，對試樣進(jìn)行裂紋擴(kuò)展速率測試。測試采用應(yīng)力控制，預(yù)制裂紋長度為2 mm，預(yù)制后的應(yīng)力強(qiáng)度因子K為10 MPa·m1/2。預(yù)制后進(jìn)行恒幅加載，應(yīng)力比R為0.1，頻率f為10 Hz，正弦波加載，最大載荷為1200 N。增K裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)條件為室溫、空氣環(huán)境。使用COD規(guī)測量開口位移，并采用柔度法換算出裂紋擴(kuò)展長度a，根據(jù)金屬材料疲勞裂紋擴(kuò)展速率實(shí)驗(yàn)方法（GB/T 6398—2000[18]），通過式(1)計(jì)算不同裂紋長度下的應(yīng)力強(qiáng)度因子K值。式中：?(28)a/W,W為試樣寬度，a為裂紋長度，F(xiàn)為載荷，B為試樣厚度。本文預(yù)制裂紋后的初始裂紋長度為16 mm,B和W分別為3.5 mm和44 mm。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3214763