激光冲击处理304不锈钢表面的形貌特征及其机理分析-论文.pdf

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1、第4O卷第1期中国激光Vo1．4O，No．12013年1月CHINESEJ0URNAL0FLASERSJanuary，2013激光冲击处理304不锈钢表面的形貌特征及其机理分析柳沅汛王曦吴先前黄晨光(中国科学院力学研究所，北京10019O)摘要为了研究激光冲击强化(LSP)过程中冲击波柔性加载条件下靶材的表面形貌与变形机理的联系，采用短脉冲强激光对304奥氏体不锈钢表面进行LSP处理，在没有对材料表面进行腐蚀的条件下，利用光学显微镜直接观察了LSP处理后材料的表面，并分析了其表面形貌特征与形成机理。研究发现，表面形貌呈现了多晶面心立方

2、(FCC)金属的塑性变形特征，所浮现的形变组织能够直接反映材料在冲击波加载下的变形机制。实验结果表明，激光冲击后材料的表面形貌与塑性变形机制具有对应关系，这为LSP处理的变形机理的研究提供了一种新的实验方法。关键词激光技术；激光冲击强化；表面形貌；变形机理；显微组织中图分类号TN249文献标识码Adoi：10．3788／CJL20134O．0103004SurfaceMorphologyandDeformationMechanismof304StainlessSteelTreatedbyLaserShockPeeningLiuYuan

3、xunWangXiWuXianqianHuangChenguang(InstituteofMechanics，ChineseAcademyofSciences，Bering100190，China)AbstractTostudytherelationbetweenthesurfacemorphologyandthedeformationmechanismofthetargetmaterialundertheflexibleloadingshockcondition，inlasershockpeening(LSP)，thesurface

4、morphologyof304austenitestainlesssteelstreatedbyLSPisinvestigatedusingtheopticalmicroscope．Thesurfacefeaturesobservedpresentthecharacteristicsofplasticdeformationinthepolycrystallinefacecenteredcubic(FCC)meta1．Thesurfacemicr0structurecandirectlyrepresentthedeformationme

5、chanismofthemateria1undershockwaveloading．Theexperimentalresultsshowthatthesurfacemorphologyofthetreatedmaterialcorrespondstothedeformationmechanism，whichprovidesanewexperimentalmethodofstudyingthedeformationmechanisminLSP．Keywordslasertechnique；lasershockpeening；surfac

6、emorphology；deformationmechanism；microstructureOCIScodes350．339O；350．3850；140．3390；240．67001引言喷丸等表面强化技术相比，LSP具有非接触、无热激光冲击强化(LSP)是利用高功率密度、短脉影响区、可控性强、强化效果更显著等优点，在航空航天、汽车、能源化工等领域的关键零部件强化处理冲激光诱导的高幅值冲击波使材料发生塑性变形，方面具有重要的应用价值。并在冲击表面形成残余压应力来对材料进行强化处理的新方法_1]。LSP能显著提高金属材料的抗疲国内外围绕

7、着LSP的机理及其应用开展了大量的研究工作。其中，金属材料在LSP作用下劳、抗磨损、抗腐蚀等机械性能。与传统的冷挤压、收稿日期：2o12—07—13；收到修改稿Et期：2o12—09—17基金项目：国家自然科学基金(10972228，1100215o，91016o25)和中国科学院科研装备研制项目(YZ20093O)资助课题。作者简介：柳沅汛(1988一)，女，硕士研究生，主要从事激光与物质相互作用机理方面的研究。E-mail：lyx6782006@126．corn导师简介：黄晨光(1969)，男，博士，研究员，主要从事冲击动力学、激

8、光与物质的相互作用和结构动力学等方面的研究。E—mail：huangcg@imech．ac．cn(通信联系人)激光的宏观和微观变形机理是研究的热点。对金属材料甘油===4：2：1)腐蚀10S后用酒精冲洗，观察相同位LSP