灰铸铁表面组织形态的热/力重构与性能研究
发布时间：2021-10-09 23:36
灰铸铁因其良好的机械性能而广泛应用于零部件中,但是由于其碳含量较高,且大部分碳以片状石墨的形式分布在基体中,严重割裂了基体的连续性,危害了基体的强度和韧性。因此,为了提高灰铸铁的强韧性,需要通过改变或细化灰铸铁组织中石墨相的形态来实现。本文采用激光熔凝、激光冲击和石墨化退火的复合工艺对灰铸铁表层进行热力改性,实现了改善灰铸铁表层的石墨形态和基体组织的目的,提高了灰铸铁的性能。本文模拟了激光熔凝和激光冲击过程中残余应力的变化,通过实验研究了激光熔凝、激光冲击和石墨化退火工艺参数对组织和性能的影响,以及激光熔凝过程中组织中石墨向渗碳体形态的转变,同时分析了石墨化退火后熔凝-冲击层中渗碳体向细小团絮状石墨的转变。利用ABAQUS有限元模拟软件对激光熔凝过程中灰铸铁表层的温度场及应力场进行模拟。结果表明,激光熔凝过程中,熔池能够在极短的时间内升至2380℃左右,此温度值远远超过了灰铸铁的熔点（1270℃）。随着激光功率的增加,熔池温度也随之升高,激光光斑离开后,熔池迅速冷却,由此而产生残余拉应力。激光功率越大,残余拉应力越大。为了降低激光熔凝产生的残余拉应力对灰铸铁性能的影响,对熔凝表面进行激...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光熔凝原理图
图 1.2 残余拉应力形成原理[16]Fig. 1.2The principle of residual tensile stress formation[击aser Shock Processing, LSP)，是一种新型的材料过程原理图，其利用高功率密度的激光束作离子体爆炸后形成高压冲击波，在约束层(水或内部传播。在金属表面产生数 GPa 的压力，光冲击作用能够导致材料表层产生超高的应层组织细化，同时能够诱导在材料表面产生残度和耐磨性能[17]，图 1.4 为激光冲击后残余拉冲击前，材料表面表现为水平方向的拉应力作时，冲击波造成的压力远高于材料的屈服强度生塑性变形，塑性变形区域受到周围未变形材
.2The principle of residual tensile stress formation[16]Shock Processing, LSP)，是一种新型的材料表面原理图，其利用高功率密度的激光束作用于体爆炸后形成高压冲击波，在约束层(水或 K9 传播。在金属表面产生数 GPa 的压力，使材击作用能够导致材料表层产生超高的应变率织细化，同时能够诱导在材料表面产生残余压耐磨性能[17]，图 1.4 为激光冲击后残余拉应力前，材料表面表现为水平方向的拉应力作用，击波造成的压力远高于材料的屈服强度，使性变形，塑性变形区域受到周围未变形材料的光冲击后熔凝层的残余拉应力能向残余压应力
【参考文献】：
期刊论文
[1]锰对Fe-Mn-Ni合金球墨铸铁微观组织的影响[J]. 周裕雄,曲迎东,姜珂,李荣德. 铸造. 2017(10)
[2]Cementites decomposition of a pearlitic ductile cast iron during graphitization annealing heat treatment[J]. Min-qiang Gao,Ying-dong Qu,Guang-long Li,Jun-hua You,Rong-de Li. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2017(08)
[3]激光熔覆高硬度铁基涂层枝晶间残余奥氏体相特征[J]. 李林起,姚成武,黄坚,冯凯,李铸国. 中国激光. 2017(03)
[4]奥氏体化温度对M50钢组织转变的影响[J]. 周丽娜,唐光泽,马欣新,吴廷宝,马芳,赵开礼. 材料热处理学报. 2016(07)
[5]低温石墨化退火对低钼、低镍球墨铸铁组织和力学性能的影响[J]. 张福全,徐共财,黄为,彭斌. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(06)
[6]Cr12钢激光表面熔凝后的性能研究[J]. 史华亮,李继强,贾志欣,刘立君. 激光与光电子学进展. 2014(09)
[7]石墨形态对铸铁高温组织和性能的影响[J]. 王敏毅,黄颖. 福州大学学报(自然科学版). 2014(04)
[8]灰铸铁件激光熔覆NiCuFeBSi合金的气孔行为[J]. 闫世兴,董世运,徐滨士,王玉江. 焊接学报. 2014(06)
[9]工艺参数对蠕墨铸铁激光熔凝淬火带裂纹率和形貌的影响[J]. 郑子云,马冰,冯胜强,刘光. 焊接学报. 2014(04)
[10]激光冲击7075-T6铝合金焊缝的残余应力场数值模拟[J]. 罗密,罗开玉,王庆伟,鲁金忠. 光学学报. 2014(04)
博士论文
[1]激光选区熔化微尺度熔池特性与凝固微观组织[D]. 周鑫.清华大学 2016
[2]铁素体球墨铸铁低温冲击性能影响因素及断裂行为研究[D]. 张新宁.沈阳工业大学 2015
[3]灰铸铁和球墨铸铁等离子束与激光束表面强化研究[D]. 程秀.华中科技大学 2014
[4]超快速冷却条件下碳素结构钢中渗碳体的纳米化及球化行为的研究[D]. 王斌.东北大学 2013
[5]Nd：YAG脉冲激光熔凝AISI 304不锈钢表面氧化现象的研究[D]. 崔承云.吉林大学 2009
[6]脉冲电流作用下球墨铸铁固态石墨化的基础研究[D]. 李青春.上海大学 2008
[7]共析钢室温大变形和时效过程相变研究[D]. 闵娜.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]镍生铁对灰铸铁组织与性能的影响研究[D]. 马聪.山东建筑大学 2017
[2]激光冲击镁合金接头疲劳裂纹扩展数值模拟[D]. 王朋飞.大连理工大学 2016
[3]中碳钢的石墨化工艺研究[D]. 陈宣宇.昆明理工大学 2016
[4]激光冲击强化对奥氏体不锈钢熔覆层/焊接区机械性能和组织的影响及缺陷检测[D]. 景祥.江苏大学 2016
[5]灰铸铁激光熔覆结合区石墨相的行为变化及影响工艺研究[D]. 许鹏云.中国石油大学(华东) 2014
[6]硅对低温高韧性球墨铸铁组织及性能的影响[D]. 尹艳娜.郑州大学 2012
[7]金属材料在强激光超高应变率作用下的微观组织响应[D]. 苑春智.江苏大学 2009
[8]激光喷丸镁合金疲劳行为的数值分析与实验研究[D]. 蒋素琴.江苏大学 2009
[9]激光熔凝和激光冲击处理镁合金的实验研究[D]. 许仁军.江苏大学 2008
本文编号：3427205
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光熔凝原理图
图 1.2 残余拉应力形成原理[16]Fig. 1.2The principle of residual tensile stress formation[击aser Shock Processing, LSP)，是一种新型的材料过程原理图，其利用高功率密度的激光束作离子体爆炸后形成高压冲击波，在约束层(水或内部传播。在金属表面产生数 GPa 的压力，光冲击作用能够导致材料表层产生超高的应层组织细化，同时能够诱导在材料表面产生残度和耐磨性能[17]，图 1.4 为激光冲击后残余拉冲击前，材料表面表现为水平方向的拉应力作时，冲击波造成的压力远高于材料的屈服强度生塑性变形，塑性变形区域受到周围未变形材
.2The principle of residual tensile stress formation[16]Shock Processing, LSP)，是一种新型的材料表面原理图，其利用高功率密度的激光束作用于体爆炸后形成高压冲击波，在约束层(水或 K9 传播。在金属表面产生数 GPa 的压力，使材击作用能够导致材料表层产生超高的应变率织细化，同时能够诱导在材料表面产生残余压耐磨性能[17]，图 1.4 为激光冲击后残余拉应力前，材料表面表现为水平方向的拉应力作用，击波造成的压力远高于材料的屈服强度，使性变形，塑性变形区域受到周围未变形材料的光冲击后熔凝层的残余拉应力能向残余压应力
【参考文献】：
期刊论文
[1]锰对Fe-Mn-Ni合金球墨铸铁微观组织的影响[J]. 周裕雄,曲迎东,姜珂,李荣德. 铸造. 2017(10)
[2]Cementites decomposition of a pearlitic ductile cast iron during graphitization annealing heat treatment[J]. Min-qiang Gao,Ying-dong Qu,Guang-long Li,Jun-hua You,Rong-de Li. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2017(08)
[3]激光熔覆高硬度铁基涂层枝晶间残余奥氏体相特征[J]. 李林起,姚成武,黄坚,冯凯,李铸国. 中国激光. 2017(03)
[4]奥氏体化温度对M50钢组织转变的影响[J]. 周丽娜,唐光泽,马欣新,吴廷宝,马芳,赵开礼. 材料热处理学报. 2016(07)
[5]低温石墨化退火对低钼、低镍球墨铸铁组织和力学性能的影响[J]. 张福全,徐共财,黄为,彭斌. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(06)
[6]Cr12钢激光表面熔凝后的性能研究[J]. 史华亮,李继强,贾志欣,刘立君. 激光与光电子学进展. 2014(09)
[7]石墨形态对铸铁高温组织和性能的影响[J]. 王敏毅,黄颖. 福州大学学报(自然科学版). 2014(04)
[8]灰铸铁件激光熔覆NiCuFeBSi合金的气孔行为[J]. 闫世兴,董世运,徐滨士,王玉江. 焊接学报. 2014(06)
[9]工艺参数对蠕墨铸铁激光熔凝淬火带裂纹率和形貌的影响[J]. 郑子云,马冰,冯胜强,刘光. 焊接学报. 2014(04)
[10]激光冲击7075-T6铝合金焊缝的残余应力场数值模拟[J]. 罗密,罗开玉,王庆伟,鲁金忠. 光学学报. 2014(04)
博士论文
[1]激光选区熔化微尺度熔池特性与凝固微观组织[D]. 周鑫.清华大学 2016
[2]铁素体球墨铸铁低温冲击性能影响因素及断裂行为研究[D]. 张新宁.沈阳工业大学 2015
[3]灰铸铁和球墨铸铁等离子束与激光束表面强化研究[D]. 程秀.华中科技大学 2014
[4]超快速冷却条件下碳素结构钢中渗碳体的纳米化及球化行为的研究[D]. 王斌.东北大学 2013
[5]Nd：YAG脉冲激光熔凝AISI 304不锈钢表面氧化现象的研究[D]. 崔承云.吉林大学 2009
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硕士论文
[1]镍生铁对灰铸铁组织与性能的影响研究[D]. 马聪.山东建筑大学 2017
[2]激光冲击镁合金接头疲劳裂纹扩展数值模拟[D]. 王朋飞.大连理工大学 2016
[3]中碳钢的石墨化工艺研究[D]. 陈宣宇.昆明理工大学 2016
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[8]激光喷丸镁合金疲劳行为的数值分析与实验研究[D]. 蒋素琴.江苏大学 2009
[9]激光熔凝和激光冲击处理镁合金的实验研究[D]. 许仁军.江苏大学 2008
本文编号：3427205
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