激光喷丸强化6061-T6铝合金残余应力及其释放特性研究.pdf

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1、激光喷丸强化6061-T6铝合金残余应力及其释放特性研究StudyontheGenerationandreleasecharacteristicsofResidualStresson6061·T6AluminumAlloySubjectedtoLaserPeening专业名称姓2014年04月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集

2、体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：1习瘸y坤年‘月尸日学位论文版权使用授权书YM12H15lllll3llll8Iilll01Ill2llltll2lII江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编

3、入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密学位论文作者签名：1习．淹矽l甲年6月夕日指导教师签名：阁船沙lp年b月￡◇日江苏大学硕士学位论文摘要激光喷丸(LaserPeening，LP)，是一种利用激光与材料相互作用产生的高幅冲击波压力实施材料表面改性的技术，其通过改变材料表面的残余应力分布及微观组织结构，大幅提升金属结构件的机械性能和疲劳寿命。铝合金作为航天航空领域使用的重要材料，其关键零部件通常服役于高温或疲劳加载条件下，此时激光喷丸诱导的有益残余压应力将产生释放现象，进而影响激光

4、喷丸强化的力学性能增益。因此掌握激光喷丸残余应力在高温或循环加载条件下的释放特性，进而实现残余应力释放量和释放速率的有效控制，是保证材料改性后性能增益和质量可靠性的关键。本文采用理论分析与试验研究相结合的方法，系统研究6061．T6铝合金激光喷丸诱导的残余应力分布及其在热力条件下的释放特性，主要工作如下：(1)以高能短脉冲激光与材料相互作用诱导高幅冲击波的物理机制为基础，探讨金属材料激光喷丸残余压应力的产生机理，分析残余压应力的影响因素及其评价指标，引入残余压应力估算模型，在此基础上，宏微观相结合分析残余压应力在高温和循环加载条件下的释放规律和释放机理。(2)实验研

5、究激光喷丸残余压应力在高温条件下的释放特性。选用GAIANd：YAG高功率激光器对典型6061．T6铝合金试样进行激光喷丸试验，RX3．50．13箱式电阻炉进行保温试验，通过X．350A型X射线衍射仪测量试样表面以及深度方向的残余应力分布，LEICADFC420光学显微镜分析试样微观组织结构。通过不同温度和不同保温时间下残余应力以及FWHM值的测试，分析残余压应力在高温下的释放规律，通过激光喷丸和保温试验后铝合金表层的显微组织形态观察，探讨激光喷丸对材料高温稳定性的影响机制。(3)实验研究激光喷丸残余压应力在循环加载条件下的释放特性。选用MTS一809拉扭组合材料测

6、试系统进行6061．T6铝合金狗骨状试样在循环加载条件下的残余应力释放试验，研究未处理试样、激光喷丸试样及激光喷丸后经150。C保温处理10min试样在经历不同循环次数加载后表面残余压应力的释放特性，在此基础上，从微观组织结构的角度分析残余应力在循环加载条件下的变化规律，为获得热力耦合作用下力学性能相对稳定的激光喷丸强化工艺提供依据。关键词：激光喷丸强化，6061．T6铝合金，残余应力释放，微观组织，循环加载激光喷丸强化6061一T6铝合金残余应力及其释放特性研究II江苏大学硕士学位论文ABSTRACTLaserpeeningisasurfacemodificati

7、ontechnology,usinghigh-amplitudeshockwavepressureinducedbythelaser-materialinteraction．Themechanicalpropertiesandfatiguelifeofmetalstructuresaresignificantlyenhancedbychangingitsresidualstressdistributionandmicrostructureofthematerialsurface．Aluminumalloyisanimportantmaterialusedinae