不同腐蚀环境下激光冲击2Cr13不锈钢抗腐蚀性能的检测与分析
发布时间：2022-12-11 11:55
2Cr13不锈钢是一种应用极为广泛的高铬马氏体不锈钢,由于性能良好而被广泛应用于工业生产中,同时承受着海水腐蚀及循环载荷的交互作用,极易发生腐蚀疲劳失效和以点蚀为主的局部腐蚀。研究发现金属材料的疲劳寿命及抗腐蚀性能与材料的微观组织和表面性能息息相关。激光冲击强化,也称激光喷丸,是一种新型的表面强化方法,能够在材料表面诱导高幅残余压应力并使表层晶粒纳米化,有效提高材料的抗腐蚀性能。本文的主要研究内容如下:（1）研究了不同层数激光冲击强化对2Cr13马氏体不锈钢表面微观结构和机械性能的影响规律:激光冲击强化后2Cr13不锈钢表层产生了高密度位错,晶粒边界处产生大量的纳米析出相,马氏体板条明显细化,并且细化程度与激光冲击层数成正比,位错结构更加稳定。激光冲击强化后,2Cr13不锈钢的显微硬度值和表面粗糙度明显增加,并与冲击层数成正比。激光冲击强化诱导材料表层晶粒细化及机械性能的提升为材料抗腐蚀性能提升的研究提供了理论和实验基础。（2）研究了不同能量激光冲击强化和不同pH值腐蚀溶液对2Cr13不锈钢抗腐蚀疲劳性能的影响:试样的腐蚀疲劳寿命与腐蚀溶液的pH值成正比,而腐蚀疲劳裂纹扩展速率与之成反...
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 马氏体不锈钢的应用
1.2 不锈钢表面处理技术
1.2.1 传统表面处理技术
1.2.2 激光冲击强化技术
1.3 本课题相关研究现状
1.3.1 激光冲击强化对材料抗腐蚀性能研究现状
1.3.2 激光冲击强化不锈钢微观组织及表面性能的研究现状
1.4 本文的研究意义和主要研究内容
本文研究内容得到以下基金资助
第二章 激光冲击强化对2Cr13 不锈钢微观组织和表面性能的影响
2.1 引言
2.2 试样制备
2.3 试验设备和测试方法
2.3.1 组织分析测试方法
2.3.2 表面性能分析测试方法
2.4 激光冲击强化表面微观组织变化分析
2.4.1 金相组织变化
2.4.2 TEM结构分析
2.5 激光冲击强化表面性能分析
2.5.1 显微硬度
2.5.2 表面粗糙度
2.6 本章小结
第三章 激光冲击强化2Cr13 不锈钢抗腐蚀疲劳性能研究
3.1 引言
3.2 试验材料及试样制备
3.3 腐蚀疲劳裂纹扩展实验
3.4 微观性能检测
3.4.1 残余应力测试
3.4.2 断口形貌及成分测试
3.5 试验结果与分析
3.5.1 腐蚀疲劳试验结果与分析
3.5.2 激光冲击强化残余应力分析
3.5.3 腐蚀疲劳断口形貌分析
3.5.4 腐蚀机理分析
3.6 本章小结
第四章 激光冲击强化2Cr13 不锈钢抗电化学腐蚀性能研究
4.1 引言
4.2 试样制备及试验方法
4.2.1 试样制备
4.2.2 电化学腐蚀实验
4.2.3 腐蚀形貌及成分测试
4.3 电化学试验结果与分析
4.3.1 开路电压
4.3.2 极化曲线
4.3.3 阻抗谱曲线
4.3.4 腐蚀形貌分析
4.4 本章小结
第五章 残余应力场的数值模拟
5.1 激光冲击强化2Cr13 不锈钢模型的建立
5.1.1 材料的本构模型
5.1.2 有限元网格的划分
5.1.3 冲击波的加载
5.1.4 分析步的求解时间
5.2 残余应力模拟结果
5.2.1 不同冲击能量模型表面残余应力分布
5.2.2 激光冲击强化后表面塑性变形结果
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文与科研情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]海水环境中不锈钢腐蚀疲劳裂纹研究进展[J]. 刘海定,王东哲,王春光,常亮. 全面腐蚀控制. 2017(04)
[2]多次激光冲击强化对ЭП866马氏体不锈钢组织及残余应力的影响[J]. 张青来,赵博,张冰昕,李兴成,刘惠. 中国激光. 2016(11)
[3]喷丸对预腐蚀后铝合金疲劳性能的影响[J]. 邓红华,夏琴香,程秀全,任艳萍. 表面技术. 2016(01)
[4]激光冲击对K403镍基合金高温疲劳性能和断口形貌的影响[J]. 罗思海,何卫锋,周留成,赖志林,柴艳,何光宇. 中国激光. 2014(09)
[5]机械研磨处理AZ91D镁合金表面晶粒细化研究[J]. 韩宝军,何琼,杨妙. 表面技术. 2014(04)
[6]激光冲击次数对1Cr11Ni2W2MoV不锈钢高周疲劳性能的影响[J]. 汪诚,赖志林,何卫锋,薛彦庆,周留成. 中国激光. 2014(01)
[7]热处理和激光冲击对2Cr13马氏体不锈钢冲击韧性的影响[J]. 冯爱新,周鹏程,聂贵锋,王俊伟,韩振春,施芬,李彬. 中国激光. 2012(08)
[8]2Cr13钢的疲劳裂纹萌生与扩展行为[J]. 刘晓燕,何晓梅,董洁. 热加工工艺. 2012(02)
[9]激光冲击强化提高压气机叶片疲劳性能研究[J]. 何卫锋,李应红,李伟,李玉琴,李启鹏. 航空动力学报. 2011(07)
[10]环境因素对质量量值传递准确性的影响[J]. 李秋红,杨莹. 河南城建学院学报. 2011(03)
博士论文
[1]激光冲击强化AZ31镁合金的腐蚀性能研究[D]. 李兴成.江苏大学 2014
[2]腐蚀疲劳点蚀演化与裂纹扩展机理研究[D]. 黄小光.上海交通大学 2013
[3]不锈钢焊接件激光冲击波强化抗气蚀工艺及机理研究[D]. 张磊.江苏大学 2013
[4]激光冲击不锈钢抗腐蚀性能及微观强化机理研究[D]. 罗开玉.江苏大学 2012
硕士论文
[1]激光冲击对2Cr13不锈钢表面性能和腐蚀疲劳裂纹萌生的影响[D]. 柴卿锋.江苏大学 2018
[2]耐热马氏体不锈钢ЭП866激光冲击强化组织与性能研究[D]. 鲍士喜.江苏大学 2016
[3]模拟深海环境下不锈钢点蚀性能研究[D]. 郑家青.江苏科技大学 2011
[4]一种新型含氮马氏体不锈钢热处理及性能研究[D]. 支卫军.东北大学 2011
[5]激光冲击Fe-Ni合金残余应力场的数值模拟[D]. 武敬伟.江苏大学 2007
本文编号：3718737
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 马氏体不锈钢的应用
1.2 不锈钢表面处理技术
1.2.1 传统表面处理技术
1.2.2 激光冲击强化技术
1.3 本课题相关研究现状
1.3.1 激光冲击强化对材料抗腐蚀性能研究现状
1.3.2 激光冲击强化不锈钢微观组织及表面性能的研究现状
1.4 本文的研究意义和主要研究内容
本文研究内容得到以下基金资助
第二章 激光冲击强化对2Cr13 不锈钢微观组织和表面性能的影响
2.1 引言
2.2 试样制备
2.3 试验设备和测试方法
2.3.1 组织分析测试方法
2.3.2 表面性能分析测试方法
2.4 激光冲击强化表面微观组织变化分析
2.4.1 金相组织变化
2.4.2 TEM结构分析
2.5 激光冲击强化表面性能分析
2.5.1 显微硬度
2.5.2 表面粗糙度
2.6 本章小结
第三章 激光冲击强化2Cr13 不锈钢抗腐蚀疲劳性能研究
3.1 引言
3.2 试验材料及试样制备
3.3 腐蚀疲劳裂纹扩展实验
3.4 微观性能检测
3.4.1 残余应力测试
3.4.2 断口形貌及成分测试
3.5 试验结果与分析
3.5.1 腐蚀疲劳试验结果与分析
3.5.2 激光冲击强化残余应力分析
3.5.3 腐蚀疲劳断口形貌分析
3.5.4 腐蚀机理分析
3.6 本章小结
第四章 激光冲击强化2Cr13 不锈钢抗电化学腐蚀性能研究
4.1 引言
4.2 试样制备及试验方法
4.2.1 试样制备
4.2.2 电化学腐蚀实验
4.2.3 腐蚀形貌及成分测试
4.3 电化学试验结果与分析
4.3.1 开路电压
4.3.2 极化曲线
4.3.3 阻抗谱曲线
4.3.4 腐蚀形貌分析
4.4 本章小结
第五章 残余应力场的数值模拟
5.1 激光冲击强化2Cr13 不锈钢模型的建立
5.1.1 材料的本构模型
5.1.2 有限元网格的划分
5.1.3 冲击波的加载
5.1.4 分析步的求解时间
5.2 残余应力模拟结果
5.2.1 不同冲击能量模型表面残余应力分布
5.2.2 激光冲击强化后表面塑性变形结果
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文与科研情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]海水环境中不锈钢腐蚀疲劳裂纹研究进展[J]. 刘海定,王东哲,王春光,常亮. 全面腐蚀控制. 2017(04)
[2]多次激光冲击强化对ЭП866马氏体不锈钢组织及残余应力的影响[J]. 张青来,赵博,张冰昕,李兴成,刘惠. 中国激光. 2016(11)
[3]喷丸对预腐蚀后铝合金疲劳性能的影响[J]. 邓红华,夏琴香,程秀全,任艳萍. 表面技术. 2016(01)
[4]激光冲击对K403镍基合金高温疲劳性能和断口形貌的影响[J]. 罗思海,何卫锋,周留成,赖志林,柴艳,何光宇. 中国激光. 2014(09)
[5]机械研磨处理AZ91D镁合金表面晶粒细化研究[J]. 韩宝军,何琼,杨妙. 表面技术. 2014(04)
[6]激光冲击次数对1Cr11Ni2W2MoV不锈钢高周疲劳性能的影响[J]. 汪诚,赖志林,何卫锋,薛彦庆,周留成. 中国激光. 2014(01)
[7]热处理和激光冲击对2Cr13马氏体不锈钢冲击韧性的影响[J]. 冯爱新,周鹏程,聂贵锋,王俊伟,韩振春,施芬,李彬. 中国激光. 2012(08)
[8]2Cr13钢的疲劳裂纹萌生与扩展行为[J]. 刘晓燕,何晓梅,董洁. 热加工工艺. 2012(02)
[9]激光冲击强化提高压气机叶片疲劳性能研究[J]. 何卫锋,李应红,李伟,李玉琴,李启鹏. 航空动力学报. 2011(07)
[10]环境因素对质量量值传递准确性的影响[J]. 李秋红,杨莹. 河南城建学院学报. 2011(03)
博士论文
[1]激光冲击强化AZ31镁合金的腐蚀性能研究[D]. 李兴成.江苏大学 2014
[2]腐蚀疲劳点蚀演化与裂纹扩展机理研究[D]. 黄小光.上海交通大学 2013
[3]不锈钢焊接件激光冲击波强化抗气蚀工艺及机理研究[D]. 张磊.江苏大学 2013
[4]激光冲击不锈钢抗腐蚀性能及微观强化机理研究[D]. 罗开玉.江苏大学 2012
硕士论文
[1]激光冲击对2Cr13不锈钢表面性能和腐蚀疲劳裂纹萌生的影响[D]. 柴卿锋.江苏大学 2018
[2]耐热马氏体不锈钢ЭП866激光冲击强化组织与性能研究[D]. 鲍士喜.江苏大学 2016
[3]模拟深海环境下不锈钢点蚀性能研究[D]. 郑家青.江苏科技大学 2011
[4]一种新型含氮马氏体不锈钢热处理及性能研究[D]. 支卫军.东北大学 2011
[5]激光冲击Fe-Ni合金残余应力场的数值模拟[D]. 武敬伟.江苏大学 2007
本文编号：3718737
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