激光沖擊強(qiáng)化304不銹鋼拉伸性能及磨損行為研究.pdf

1、激光沖擊強(qiáng)化(LSP:LaserShockProcessing)是一種新型的表面強(qiáng)化技術(shù)，可以有效的使金屬表層產(chǎn)生塑性變形，明顯細(xì)化金屬材料表層晶粒，在金屬表面形成較深的殘余壓應(yīng)力層，廣泛應(yīng)用于合金和金屬材料的表面改性上。拉伸過程中應(yīng)變速率對激光沖擊處理的金屬材料拉伸性能有著非常重要的影響，掌握應(yīng)變速率對金屬材料拉伸性能的影響規(guī)律對于認(rèn)識和了解金屬材料的內(nèi)在力學(xué)性能非常重要。在激光沖擊強(qiáng)化金屬材料過程中，激光沖擊次數(shù)與金屬材料的拉伸性能

2、有著直接的關(guān)系。表征金屬材料的斷口形貌可以重現(xiàn)材料不同斷裂過程的各個階段，同時也反映了加載方式和材料局部斷裂強(qiáng)度之間的對應(yīng)關(guān)系。研究材料的斷口形貌能夠分析激光沖擊強(qiáng)化對金屬材料斷裂過程的影響機(jī)制，也可間接反映微觀組織對其宏觀性能的影響。此外，激光沖擊金屬材料在其表層產(chǎn)生嚴(yán)重塑性形變，形成微凹坑，會導(dǎo)致金屬材料表層摩擦磨損性能的變化。
　　 針對以上問題，本文以AISI304奧氏體不銹鋼為研究對象，主要開展應(yīng)變速率及激光沖擊次數(shù)等

3、工藝參數(shù)對不銹鋼拉伸性能和斷口形貌的影響、激光沖擊AISI304不銹鋼表面的摩擦磨損性能的研究，獲得了以下主要結(jié)論和創(chuàng)新性成果:
　　 (1)對AISI304不銹鋼拉伸試樣進(jìn)行單面單次、單面兩次激光沖擊強(qiáng)化處理，然后進(jìn)行拉伸試驗，研究了應(yīng)變速率及激光沖擊次數(shù)對AISI304不銹鋼抗拉強(qiáng)度和流動應(yīng)力的影響。試驗結(jié)果表明:在拉伸過程中，應(yīng)變速率對于AISI304不銹鋼的抗拉強(qiáng)度和流動應(yīng)力有很大的影響，抗拉強(qiáng)度和流動應(yīng)力隨著應(yīng)變速率的

4、增大而增大。與此同時，AISI304不銹鋼的抗拉強(qiáng)度和流動應(yīng)力隨著激光沖擊次數(shù)的增加而增大。
　　 (2)用掃描電鏡(SEM)觀察拉伸試樣的斷口形貌，研究應(yīng)變速率以及激光沖擊次數(shù)對AISI304不銹鋼拉伸性能和斷口形貌的影響。試驗結(jié)果表明:未沖擊、單面單次激光沖擊以及單面兩次激光沖擊試樣斷口表面的韌窩表明所有試樣在四種應(yīng)變速率下都是以韌性斷裂方式斷裂的;在單軸向拉伸過程中，當(dāng)應(yīng)變速率較低時，三種拉伸試樣斷口表面的主要特征是微空洞

5、合并，而當(dāng)應(yīng)變速率較高時，三種試樣斷口表面的主要特征是直徑較小的等軸韌窩;激光沖擊次數(shù)對AISI304不銹鋼的斷口形貌具有很大的影響。經(jīng)過激光沖擊強(qiáng)化處理后的試樣，其斷口表面的韌窩相對較小、較深、較均勻，并且這種現(xiàn)象隨著激光沖擊次數(shù)的增加而越來越明顯。因此，當(dāng)應(yīng)變速率較高時，多次激光沖擊可以增強(qiáng)AISI304不銹鋼的流動應(yīng)力和抵抗斷裂的能力。
　　 (3)采用CETRUMT-2型摩擦磨損試驗機(jī)測量沖擊前后的摩擦系數(shù)和磨損量，研究