6061铝合金试件的超声冲击表面强化及其组织性能基础研究
发布时间：2021-11-16 17:16
6061铝合金作为一种价格低廉、综合性能优良的金属材料,在众多工业制造领域中有着极为广泛的使用。当前,技术的快速进步与工业的不断发展对金属材料在严苛环境条件下的使用性能和服役寿命提出了越来越高的要求,如何有效提升金属材料的强度与抗疲劳性能成为了一个重要课题。近年来,超声冲击处理技术以其高效便捷的特点,已由原先主要用于焊接接头疲劳性能的改善发展成为一种应用范围愈加广泛的表面机械强化工艺,本文以现有加工设备为基础,对6061铝合金试件开展了超声冲击表面强化的基础试验研究,主要研究内容如下:1、设计并制作超声冲击振动系统的主要部件。基于理论分析与计算,对试验用超声换能器与一体化变幅杆进行了设计与制作,同时借助相关仪器对振动系统的振动性能进行了测试,获取了系统确切的阻抗与振幅参数。2、构建试验平台进行强化工艺试验并对试验过程进行仿真分析。明确试验原理及主要工艺参数,构建了可以基于系统等效阻抗进行机床自动控制的试验平台,并设计了相应的正交试验方案,同时对相同参数条件下的冲击试验过程进行了有限元模拟,探究了冲击处理后试件材料表层残余应力场的分布规律。3、对超声冲击处理后试件的表面残余应力及相关组织...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 表面机械强化技术
1.1.1 挤压强化
1.1.2 滚压强化
1.1.3 喷丸强化
1.1.4 激光冲击强化
1.2 超声冲击处理技术
1.2.1 超声冲击处理技术的原理与特点
1.2.2 超声冲击处理技术的发展现状
1.3 课题研究目的与内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 内容安排
第二章 超声冲击振动系统设计
2.1 超声冲击加工系统组成
2.1.1 系统主要硬件组成
2.1.2 控制系统组成
2.2 超声冲击振动系统设计
2.2.1 换能器设计
2.2.2 变幅杆与冲击头的设计与仿真
2.3 超声冲击系统振动性能测试
2.3.1 振动系统阻抗测试
2.3.2 振动系统振幅测试
2.4 本章小结
第三章 铝合金超声冲击强化试验及有限元模拟
3.1 试验材料
3.2 超声冲击强化试验原理
3.3 试验控制系统
3.3.1 试验控制方式
3.3.2 电源控制系统的实现
3.4 试验平台搭建与方案设计
3.4.1 超声冲击强化试验系统
3.4.2 试验方案设计
3.5 超声冲击处理有限元模拟
3.5.1 分析模块的选择
3.5.2 建立几何模型
3.5.3 设置材料属性
3.5.4 设置相互作用关系与约束
3.5.5 划分网格
3.5.6 定义载荷与边界条件
3.6 有限元仿真结果及分析
3.7 本章小结
第四章 试验结果与分析
4.1 残余应力测试与分析
4.1.1 残余应力测定原理
4.1.2 测试设备
4.1.3 应力测试结果与分析
4.2 显微硬度测量
4.3 金相组织观察与分析
4.3.1 金相试样制备
4.3.2 金相结果分析
4.4 疲劳性能测试
4.4.1 疲劳载荷加载条件
4.4.2 疲劳寿命测试结果
4.4.3 疲劳断口观察与分析
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 论文完成的主要工作
5.2 后续工作展望
参考文献
致谢
在读研期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声冲击对AZ91D镁合金耐磨性能及显微硬度的影响（英文）[J]. 何柏林,于影霞,夏崧崧,吕宗敏. 稀有金属材料与工程. 2017(01)
[2]激光冲击强化对TC17钛合金残余应力及显微组织的影响[J]. 孙浩,朱颖,郭伟,彭鹏,黄帅. 激光与光电子学进展. 2017(04)
[3]6061-T6铝合金高温本构模型及温成形数值模拟[J]. 盈亮,戴明华,胡平,闫巧云. 中国有色金属学报. 2015(07)
[4]机械加工强化机理与工艺技术研究进展[J]. 刘战强,贺蒙,赵建. 中国机械工程. 2015(03)
[5]7075-T6铝合金动态力学试验及本构模型研究[J]. 谢灿军,童明波,刘富,李志刚,郭亚洲,刘小川. 振动与冲击. 2014(18)
[6]金属材料超声表面强化技术的研究与应用进展[J]. 朱有利,王燕礼,边飞龙,侯帅,谢俊峰. 机械工程学报. 2014(20)
[7]激光冲击强化技术的理论模型及参数优化研究[J]. 邹超荣,吴九汇,何卫锋,程礼. 西安交通大学学报. 2013(01)
[8]激光冲击强化装置[J]. 张永康,叶云霞. 激光与光电子学进展. 2009(09)
[9]40Cr超声表面滚压加工纳米化[J]. 王婷,王东坡,刘刚,龚宝明,宋宁霞. 机械工程学报. 2009(05)
[10]无磨料超声抛光工艺参数优选试验研究[J]. 郑建新,刘传绍,蒋建军. 制造技术与机床. 2009(02)
硕士论文
[1]镁合金表面纳米化显微结构和晶粒细化机理研究[D]. 刘宝胜.太原理工大学 2007
本文编号：3499250
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 表面机械强化技术
1.1.1 挤压强化
1.1.2 滚压强化
1.1.3 喷丸强化
1.1.4 激光冲击强化
1.2 超声冲击处理技术
1.2.1 超声冲击处理技术的原理与特点
1.2.2 超声冲击处理技术的发展现状
1.3 课题研究目的与内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 内容安排
第二章 超声冲击振动系统设计
2.1 超声冲击加工系统组成
2.1.1 系统主要硬件组成
2.1.2 控制系统组成
2.2 超声冲击振动系统设计
2.2.1 换能器设计
2.2.2 变幅杆与冲击头的设计与仿真
2.3 超声冲击系统振动性能测试
2.3.1 振动系统阻抗测试
2.3.2 振动系统振幅测试
2.4 本章小结
第三章 铝合金超声冲击强化试验及有限元模拟
3.1 试验材料
3.2 超声冲击强化试验原理
3.3 试验控制系统
3.3.1 试验控制方式
3.3.2 电源控制系统的实现
3.4 试验平台搭建与方案设计
3.4.1 超声冲击强化试验系统
3.4.2 试验方案设计
3.5 超声冲击处理有限元模拟
3.5.1 分析模块的选择
3.5.2 建立几何模型
3.5.3 设置材料属性
3.5.4 设置相互作用关系与约束
3.5.5 划分网格
3.5.6 定义载荷与边界条件
3.6 有限元仿真结果及分析
3.7 本章小结
第四章 试验结果与分析
4.1 残余应力测试与分析
4.1.1 残余应力测定原理
4.1.2 测试设备
4.1.3 应力测试结果与分析
4.2 显微硬度测量
4.3 金相组织观察与分析
4.3.1 金相试样制备
4.3.2 金相结果分析
4.4 疲劳性能测试
4.4.1 疲劳载荷加载条件
4.4.2 疲劳寿命测试结果
4.4.3 疲劳断口观察与分析
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 论文完成的主要工作
5.2 后续工作展望
参考文献
致谢
在读研期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声冲击对AZ91D镁合金耐磨性能及显微硬度的影响（英文）[J]. 何柏林,于影霞,夏崧崧,吕宗敏. 稀有金属材料与工程. 2017(01)
[2]激光冲击强化对TC17钛合金残余应力及显微组织的影响[J]. 孙浩,朱颖,郭伟,彭鹏,黄帅. 激光与光电子学进展. 2017(04)
[3]6061-T6铝合金高温本构模型及温成形数值模拟[J]. 盈亮,戴明华,胡平,闫巧云. 中国有色金属学报. 2015(07)
[4]机械加工强化机理与工艺技术研究进展[J]. 刘战强,贺蒙,赵建. 中国机械工程. 2015(03)
[5]7075-T6铝合金动态力学试验及本构模型研究[J]. 谢灿军,童明波,刘富,李志刚,郭亚洲,刘小川. 振动与冲击. 2014(18)
[6]金属材料超声表面强化技术的研究与应用进展[J]. 朱有利,王燕礼,边飞龙,侯帅,谢俊峰. 机械工程学报. 2014(20)
[7]激光冲击强化技术的理论模型及参数优化研究[J]. 邹超荣,吴九汇,何卫锋,程礼. 西安交通大学学报. 2013(01)
[8]激光冲击强化装置[J]. 张永康,叶云霞. 激光与光电子学进展. 2009(09)
[9]40Cr超声表面滚压加工纳米化[J]. 王婷,王东坡,刘刚,龚宝明,宋宁霞. 机械工程学报. 2009(05)
[10]无磨料超声抛光工艺参数优选试验研究[J]. 郑建新,刘传绍,蒋建军. 制造技术与机床. 2009(02)
硕士论文
[1]镁合金表面纳米化显微结构和晶粒细化机理研究[D]. 刘宝胜.太原理工大学 2007
本文编号：3499250
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3499250.html
