渗铝复合激光冲击处理对耐热钢高温力学性能影响的的研究

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2、热钢高温力学性能影响研究Studyofalumetizingpluslasershockprocessingonhightemperaturemechanicalpropertiesofheat-resistantsteel江苏大学2011年6月江苏大学硕士学位论文摘要零部件工作时，许多构件是处于高温状态运行，且承受波动载荷的作用，构件经常发生高温疲劳断裂破坏。采用先进的表面强化技术延长构件的服役寿命及可靠性，已经成为先进再制造工程中的关键问题。单一表面处理往往有一定的局限性，满足不了对零件使用的高性能要求。为此，本文基于渗铝原理与激光冲击强化作用机理，以耐热钢为研究对象，提出将渗铝工

3、艺与激光冲击处理工艺进行有效复合以改善耐热钢实际应用环境中出现的问题——高温氧化及疲劳裂纹，从而提高高温条件下耐热钢的疲劳寿命。论文研究的主要工作和取得的进展如下：(1)采用渗铝复合激光冲击处理工艺对12CrMoV耐热钢进行了表面改性处理，探讨了渗铝复合激光冲击处理工艺对12CrMoV耐热钢组织性能的影响。EDS分析表明：12CrMoV耐热钢渗铝后获得了具有较高的热稳定性及抗高温氧化性能的过渡层，过渡层经过激光冲击强化处理后，晶粒破碎、细化，相互交错。(2)在不同温度下对激光冲击与渗铝复合激光冲击两种处理工艺后的00Crl2试样进行高温拉伸对比试验。试验研究表明：00Crl2经渗铝复合

4、激光冲击处理后其弹性模量均比仅进行激光冲击强化处理试样的弹性模量有明显提高，断后伸长率、屈服强度及抗拉强度都略有增加；在高温拉伸试验中，由于拉伸时间较短，激光冲击处理产生的残余压应力仍然发挥了作用。(3)根据00Crl2耐热钢服役时的温度环境，对两种处理工艺下的00Crl2试样进行了残余应力对比试验；随着保温时间的增加，两种处理工艺下产生的残余压应力都出现了不同程度的松弛，渗铝复合激光渗铝复合激光冲击处理对耐热钢高温力学性能影响研究冲击在200℃巧OO℃时残余压应力松弛速率趋于平稳，释放幅度不大；激光冲击产生的高密度位错与表层晶粒细化将在提高试样的高温力学性能中起主导作用，且不受外界条

5、件的影响。(4)采用Locati阶梯式疲劳试验方法在不同温度下对激光冲击与渗铝复合激光冲击两种处理工艺后的00Crl2试样进行高温疲劳对比试验，并对其疲劳极限进行了快速测定。OOCrl2试样经渗铝复合激光冲击强化后的疲劳极限较激光冲击强化后的提高了32％。疲劳断口分析表明经激光冲击强化处理后，高温情况下激光冲击产生的残余压应力仍会对早期的疲劳裂纹扩展路径产生影响，随着疲劳过程中残余压应力的释放，激光冲击对试样表层晶粒的细化作用将会起到延长试样高温疲劳寿命的主要原因。关键词：激光冲击强化，渗铝，耐热钢，高温力学性能，疲劳性能Ⅱ江苏大学硕士学位论文ABSTRACTWrllenmechani

6、calequipmentworks，manycomponentsmostlyexperiencefatigueloadinastateofhightemperature．Itwillleadtothehightemperaturebreakdestruction．Usingtheadvancedsuperficialstrengtheningtechnologytoextendtheservicelifeoffatigueandreliabilityofpartshasbecomeakeyissueinadvancedmanufacturingengineering．However,s

7、inglesurfacetreatmentalwayshascertainlimitations，cannotsatisfytheperformancerequirementsofpartsused．Consequently,thispaperbasedontheprincipleofaluminizedandmechanismoflasershockprocessing，itusedtheheat—resistantsteelastheobj