2A02铝合金激光诱导空泡力学效应及其强化机理的研究

发布时间：2017-04-28 22:07

  本文关键词：2A02铝合金激光诱导空泡力学效应及其强化机理的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：空化是在水利机械中普遍存在的一种流体运动,一般指液体内部局部压力降低时,液体或液固交界面上蒸汽或气体的空穴(空泡)的形成、发展和溃灭的过程。倘若空泡在固壁面附近,还会发生趋壁效应,在该过程伴随着冲击波和微射流现象。同时随着科技的进步,工业技术不断发展,激光技术已在各个领域上得到推广和应用。本文结合水利机械的空蚀成因,提出了在水环境中激光对靶材的强化技术,即激光空化强化技术。由于激光产生的空化泡具备良好的球对称性、容易控制和无机械形变等优点,正逐渐成为研究空化现象的重要工具。本文以提高材料的强度,延长其使用寿命为目的,对激光空化强化技术进行了理论和实验的研究。主要研究内容与研究成果如下:(1)研究了脉冲激光对水下靶材的力学效应。在与传统激光冲击强化技术比较的基础上,分析了水下激光诱导等离子体冲击波的形成和发展机理;研究了水下激光空化泡动力学理论,分析了水下激光空化泡的产生过程、脉动特性及其运动方程等;以2A02轻质铝合金为研究对象,探究了近壁面环境下激光空泡趋壁效应的动力学运动过程,主要包括近壁面激光空泡的脉动特性,近壁面激光空泡溃灭诱导的冲击波和射流。(2)搭建了实验平台,利用压电传感器探究了激光空化对水下靶材声压信号及其力学效应的影响。对比并讨论了不同入射方向的脉冲激光对水下靶材产生声压信号强弱及其表面形貌的影响,确定了合理的激光入射方向;根据声压信号与力学效应之间的换算关系,定性地计算出作用在靶材表面的冲击压力,并与靶材的屈服强度加以对比,得出靶材发生塑性变形,产生残余压应力的结论,验证了该强化技术的可行性和有效性。(3)对激光空化后的靶材进行了力学性能的测试,主要包括其残余应力、表面硬度、表面粗糙度及表面形貌等;讨论了在不同激光能量和离焦量H的作用下,靶材在强化前后力学性能的变化趋势,总结和分析了激光空化对靶材的强化规律。
【关键词】：激光空化 强化机理 力学效应 残余应力 空化泡 趋壁效应
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.21;TN249
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 引言10-15
• 1.2 空化的国内外研究进展15-19
• 1.2.1 空化的理论研究15-16
• 1.2.2 空化的实验研究16-17
• 1.2.3 空化的数值模拟研究17-18
• 1.2.4 空化空蚀的产生机制18-19
• 1.3 论文的选题意义和主要研究内容19-22
• 1.3.1 选题意义19-20
• 1.3.2 主要研究内容20-22
• 第二章 激光诱导等离子体冲击波的动力学理论基础22-32
• 2.1 引言22
• 2.2 空气中激光诱导等离子体冲击波基本理论22-26
• 2.3 水下激光空化泡动力学的理论研究26-29
• 2.3.1 水下激光诱导冲击波的产生及传播特性26-27
• 2.3.2 水下激光空化泡的脉动现象27-28
• 2.3.3 水下激光空化泡的运动方程28-29
• 2.4 近壁面激光诱导空泡的动力学基本理论29-31
• 2.4.1 近壁面激光空泡的脉动特性29-30
• 2.4.2 空泡脉动时的声辐射方程30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 脉冲激光对水下靶材声压信号的探测及力学效应32-45
• 3.1 引言32
• 3.2 脉冲激光对水下靶材声压信号探测的实验设计32-37
• 3.2.1 实验装置32-35
• 3.2.2 水听器的工作原理35-37
• 3.3 脉冲激光不同入射方向对实验效果的对比分析37-41
• 3.3.1 声压信号的影响对比分析37-39
• 3.3.2 靶材作用效果的影响对比分析39-41
• 3.4 激光能量对声压信号的影响41-44
• 3.4.1 声压信号与力学效应之间的转换关系41-42
• 3.4.2 激光能量与靶材表面作用力的关系42-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 激光诱导空化对 2A02组织和力学性能的影响45-61
• 4.1 引言45
• 4.2 材料的预处理45-46
• 4.3 强化路线的选择46-48
• 4.4 激光能量对表面形貌和粗糙度的影响48-50
• 4.5 激光能量和离焦量对硬度的影响50-55
• 4.5.1 表面硬度分布51-53
• 4.5.2 深度方向硬度分布53-55
• 4.6 激光能量和离焦量对残余应力分布的影响55-59
• 4.6.1 表面残余应力分布56-58
• 4.6.2 深度方向残余应力分布58-59
• 4.7 本章小结59-61
• 第五章 总结与展望61-63
• 5.1 全文总结61-62
• 5.2 展望62-63
• 参考文献63-68
• 致谢68-69
• 攻读研究生期间发表的论文与研究成果69

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 周南;周亢;丁圭吉;;关于激光诱导裂析谱专题的欧洲-地中海会议2007(Ⅰ)[J];分析试验室;2009年08期

2 周南;周亢;丁圭吉;;关于激光诱导裂析谱专题的欧洲-地中海会议2007(Ⅱ)[J];分析试验室;2009年09期

3 ;激光诱导脑电波[J];激光与光电子学进展;2009年06期

4 周政卓,邱明新,黄赛棠,毕琦秀,顾加O

本文编号：333650