激光冲击强化对2524铝合金疲劳寿命的影响
发布时间：2021-06-06 16:41
目的探索激光冲击工艺参数对2524铝合金疲劳寿命的影响。方法开展不同激光能量、不同冲击次数下的激光冲击强化实验,测试其残余应力和表面硬度,并进行裂纹扩展实验和显微组织观察。结果激光冲击强化能显著提高材料的表面硬度,且材料的硬度值随着冲击能量和冲击次数的增加而递增,但硬度增长率随冲击次数增多而降低。激光冲击强化在试样表层形成较大的残余压应力,使用6.25 J的激光能量冲击1次,最大残余压应力可达-222MPa,并且残余压应力随着激光能量和冲击次数增加而增加,但冲击强化次数存在阈值。相较于未冲击试样,激光冲击1次的试样的疲劳寿命提升32%,冲击2次的疲劳寿命提升41%。对试样断口进行微观形貌观察,在裂纹长度为28 mm处,未冲击试样、激光冲击1次和冲击2次试样的疲劳条带间距分别为1.06、0.628、0.488μm,裂纹扩展速率分别为1.06×10-3、6.28×10-4、4.88×10-4 mm/N。结论激光冲击强化能显著提高2524铝合金的表面硬度,并在表面产生较大的残余压应力。激光冲击强化能够有效迟滞2524-T3铝合...
【文章来源】：表面技术. 2020,49(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
CT试样尺寸
实验前对试样进行表面处理，即先去除包铝层，后进行超声波清洗，冷风吹干。在试样待冲击表面张贴100μm厚的3M公司黑色胶带作为吸收层，使用1～2 mm的流水作为约束层。由于激光脉冲时间极短，试样温升的影响可以忽略不计。激光光斑直径为4 mm，搭接率为25%，选择Z形搭接路径，冲击区域尺寸为16 mm×25 mm，采用正反面交替冲击处理。为研究脉冲激光能量和激光冲击次数对2524铝合金抗疲劳性能的影响，选取3.13、6.25、10 J三种激光能量和1、2、3、4四种冲击次数对试样进行激光冲击处理，机器人的运动精度达到0.06 mm，能实现多次冲击时冲击区域重叠。应用不同工艺参数组合进行激光冲击处理的试样编号见表2。1.3 表面完整性分析
采用如图3所示的美国MTS Landmark型电液伺服系统，按GB/T 6398—2000标准，对试样进行裂纹扩展速率测试。测试采用应力控制，预制裂纹长度为2 mm，预制后的应力强度因子K为10 MPa·m1/2。预制后进行恒幅加载，应力比R为0.1，频率f为10 Hz，正弦波加载，最大载荷为1200 N。增K裂纹扩展实验条件为室温、空气环境。使用COD规测量开口位移，并采用柔度法换算出裂纹扩展长度a，根据金属材料疲劳裂纹扩展速率实验方法（GB/T 6398—2000[18]），通过式(1)计算不同裂纹长度下的应力强度因子K值。式中：?(28)a/W,W为试样宽度，a为裂纹长度，F为载荷，B为试样厚度。本文预制裂纹后的初始裂纹长度为16 mm,B和W分别为3.5 mm和44 mm。
【参考文献】：
期刊论文
[1]工艺参数对AA2524回填式搅拌摩擦点焊接头成形及力学性能的影响[J]. 陈丹,李京龙,熊江涛,石俊秒,豆建新,柴鹏. 精密成形工程. 2019(06)
[2]约束层材料对7075铝合金激光喷丸表面强化的实验研究[J]. 吴江,程秀全,夏琴香,李家宇. 表面技术. 2017(03)
[3]激光诱导冲击波应用技术研究现状[J]. 乔红超,赵吉宾,陆莹. 表面技术. 2016(01)
[4]2A02铝合金中强激光冲击诱导的位错组态分析[J]. 罗新民,张静文,马辉,张永康,陈康敏,任旭东,罗开玉. 光学学报. 2011(07)
[5]6061-T6铝合金紧凑拉伸试样激光喷丸强化后的疲劳裂纹扩展性能研究[J]. 周建忠,王呈栋,黄舒,杨小东,徐增闯,杨晶,朱伟. 中国激光. 2011(07)
[6]激光单次冲击LY2铝合金微观强化机制研究[J]. 鲁金忠,罗开玉,冯爱新,钟俊伟,孙桂芳,张磊,钱晓明. 中国激光. 2010(10)
[7]激光冲击强化对2A02铝合金疲劳行为的影响[J]. 罗新民,张静文,赵广志,任旭东,张永康. 中国激光. 2009(12)
[8]激光冲击处理对LY2航空铝合金低循环疲劳寿命影响研究[J]. 马壮,李应红,汪诚,张永康. 材料热处理学报. 2007(S1)
博士论文
[1]基于深度—敏感压痕技术的疲劳裂纹尖端残余应力研究[D]. 肖磊.浙江大学 2014
[2]激光喷丸强化铝合金的疲劳裂纹扩展特性及延寿机理研究[D]. 黄舒.江苏大学 2012
[3]激光冲击处理工艺过程数值建模与冲击效应研究[D]. 胡永祥.上海交通大学 2008
本文编号：3214763
【文章来源】：表面技术. 2020,49(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
CT试样尺寸
实验前对试样进行表面处理，即先去除包铝层，后进行超声波清洗，冷风吹干。在试样待冲击表面张贴100μm厚的3M公司黑色胶带作为吸收层，使用1～2 mm的流水作为约束层。由于激光脉冲时间极短，试样温升的影响可以忽略不计。激光光斑直径为4 mm，搭接率为25%，选择Z形搭接路径，冲击区域尺寸为16 mm×25 mm，采用正反面交替冲击处理。为研究脉冲激光能量和激光冲击次数对2524铝合金抗疲劳性能的影响，选取3.13、6.25、10 J三种激光能量和1、2、3、4四种冲击次数对试样进行激光冲击处理，机器人的运动精度达到0.06 mm，能实现多次冲击时冲击区域重叠。应用不同工艺参数组合进行激光冲击处理的试样编号见表2。1.3 表面完整性分析
采用如图3所示的美国MTS Landmark型电液伺服系统，按GB/T 6398—2000标准，对试样进行裂纹扩展速率测试。测试采用应力控制，预制裂纹长度为2 mm，预制后的应力强度因子K为10 MPa·m1/2。预制后进行恒幅加载，应力比R为0.1，频率f为10 Hz，正弦波加载，最大载荷为1200 N。增K裂纹扩展实验条件为室温、空气环境。使用COD规测量开口位移，并采用柔度法换算出裂纹扩展长度a，根据金属材料疲劳裂纹扩展速率实验方法（GB/T 6398—2000[18]），通过式(1)计算不同裂纹长度下的应力强度因子K值。式中：?(28)a/W,W为试样宽度，a为裂纹长度，F为载荷，B为试样厚度。本文预制裂纹后的初始裂纹长度为16 mm,B和W分别为3.5 mm和44 mm。
【参考文献】：
期刊论文
[1]工艺参数对AA2524回填式搅拌摩擦点焊接头成形及力学性能的影响[J]. 陈丹,李京龙,熊江涛,石俊秒,豆建新,柴鹏. 精密成形工程. 2019(06)
[2]约束层材料对7075铝合金激光喷丸表面强化的实验研究[J]. 吴江,程秀全,夏琴香,李家宇. 表面技术. 2017(03)
[3]激光诱导冲击波应用技术研究现状[J]. 乔红超,赵吉宾,陆莹. 表面技术. 2016(01)
[4]2A02铝合金中强激光冲击诱导的位错组态分析[J]. 罗新民,张静文,马辉,张永康,陈康敏,任旭东,罗开玉. 光学学报. 2011(07)
[5]6061-T6铝合金紧凑拉伸试样激光喷丸强化后的疲劳裂纹扩展性能研究[J]. 周建忠,王呈栋,黄舒,杨小东,徐增闯,杨晶,朱伟. 中国激光. 2011(07)
[6]激光单次冲击LY2铝合金微观强化机制研究[J]. 鲁金忠,罗开玉,冯爱新,钟俊伟,孙桂芳,张磊,钱晓明. 中国激光. 2010(10)
[7]激光冲击强化对2A02铝合金疲劳行为的影响[J]. 罗新民,张静文,赵广志,任旭东,张永康. 中国激光. 2009(12)
[8]激光冲击处理对LY2航空铝合金低循环疲劳寿命影响研究[J]. 马壮,李应红,汪诚,张永康. 材料热处理学报. 2007(S1)
博士论文
[1]基于深度—敏感压痕技术的疲劳裂纹尖端残余应力研究[D]. 肖磊.浙江大学 2014
[2]激光喷丸强化铝合金的疲劳裂纹扩展特性及延寿机理研究[D]. 黄舒.江苏大学 2012
[3]激光冲击处理工艺过程数值建模与冲击效应研究[D]. 胡永祥.上海交通大学 2008
本文编号：3214763
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3214763.html
教材专著
