科创中国
温度场辅助激光喷丸低密度钢的动态析出行为与强化机制
发布时间:
2023-11-21
截止日期:2023-11-21
价格 双方协商
地区： 江苏省 常州市 武进区
需求方： 常州**
行业领域
制造业
需求背景
在金属材料使用越来越广泛的今天，对于金属零部件表面性能的要求也越来越严苛。激光喷丸作为一种新型表面处理技术，其利用激光诱导形成的等离子体可产生高强的激光冲击波并向金属板料内部传播强应力波。当应力波的峰值压力超过材料的动态屈服强度时，材料表层将发生严重的塑性变形，材料的表层位错密度增加、表层晶粒细化，材料表层的强度及硬度得以提升。此外，严重的塑性变形导致金属内部产生高强残余应力，材料的抗应力腐蚀及抗疲劳性能得以提升。相较于其他表面强化工艺，激光喷丸技术的应变率高达107 s-1量级，激光喷丸形成的残余压应力层深度更深，残余压应力的大小及深度随激光喷丸强化次数的增加而增加。由于激光喷丸会引发形变诱发马氏体相变，从而减低抗应力腐蚀性能，如果能够通过某种手段减少激光喷丸后的形变诱发马氏体相变的含量，对提升激光喷丸的强化效果具有重要意义。在金属材料动态应变时效温度下进行激光喷丸，可以结合激光喷丸技术、动态应变时效及动态析出的优点，使靶材金属获得更高的表面强度及更大的表层位错密度，热稳定性更高且影响深度更深的残余压应力，显著提高材料的机械性能，并且能够减少激光喷丸诱发的形变诱导马氏体相变。因此，热态激光喷丸技术对于提高金属材料的力学性能及抗疲劳性能，特别是提高抗应力腐蚀性能具有较大的优势。
需解决的主要技术难题
需解决的主要技术难题：
1.各金属零部件之间互相摩擦，使得材料表面温度升高，磨损量的增加会使机器设备丧失应有的精度，进而产生振动和噪声，缩短使用寿命
2.滚压工艺对航空钛合金材料的强化效果较低，对其疲劳强度影响较小；会在航空钛合金尖角以及边缘处产生极大的应力集中，不利于疲劳强度的进一步提高；该工艺一般用于强化平面，不适宜复杂曲面的加工
3.激光温喷丸由于极高的应变率，依旧会在材料表面产生一定的微裂纹和应力集中等机械损伤，单纯的激光温喷丸依旧不能大幅度地可靠地提高航空钛合金材料的疲劳强度
期望实现的主要技术目标
期望实现的主要技术目标：
1.升降激光头为Nd:YAG纳秒脉冲激光器，波长1064nm，脉宽<12ns，重复频率1Hz～5Hz，光斑直径2mm～8mm
2.约束层需要是K9玻璃，吸收层为3M黑胶带，3M黑胶带通过预处理的方式粘附在K9玻璃表面
3.一次激光喷丸要求计算机系统控制加热平台的温度保持在200~300℃；激光器能量为5~20 J，激光束光斑直径为3~5 mm，并控制五轴工作台以25%~50%搭接率
下载app