2a02铝合金激光诱导空泡力学效应及其强化机理的研究

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1、分类号TV131密级公开UDC621编号10299Z1303070硕士学位论文2A02铝合金激光诱导空泡力学效应及其强化机理的研究ResearchonMechanicaleffectsandStrengtheningMechanismof2A02alloybyCavitationBubblesInducedbyLaserProcessing指导教师任旭东教授作者姓名左成亚申请学位级别专业硕士专业名称机械工程论文提交日期2016年4月论文答辩日期2016年6月学位授予单位和日期江苏大学2016年6月答辩委员会主席评阅人独创性声明本人郑

2、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：年月日学位论文版权使用授权书江苏大学、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

3、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院办理。本学位论文属于不保密。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日2A02铝合金激光诱导空泡力学效应及其强化机理的研究ResearchonMechanicaleffectsandStrengtheningMechanismof2

4、A02alloybyCavitationBubblesInducedbyLaserProcessing专业名称机械工程指导教师任旭东姓名左成亚江苏大学二〇一六年四月江苏大学专业学位硕士学位论文摘要空化是在水利机械中普遍存在的一种流体运动，一般指液体内部局部压力降低时，液体或液固交界面上蒸汽或气体的空穴（空泡）的形成、发展和溃灭的过程。倘若空泡在固壁面附近，还会发生趋壁效应，在该过程伴随着冲击波和微射流现象。同时随着科技的进步，工业技术不断发展，激光技术已在各个领域上得到推广和应用。本文结合水利机械的空蚀成因，提出了在水环境中激光对靶

5、材的强化技术，即激光空化强化技术。由于激光产生的空化泡具备良好的球对称性、容易控制和无机械形变等优点，正逐渐成为研究空化现象的重要工具。本文以提高材料的强度，延长其使用寿命为目的，对激光空化强化技术进行了理论和实验的研究。主要研究内容与研究成果如下：(1)研究了脉冲激光对水下靶材的力学效应。在与传统激光冲击强化技术比较的基础上，分析了水下激光诱导等离子体冲击波的形成和发展机理；研究了水下激光空化泡动力学理论，分析了水下激光空化泡的产生过程、脉动特性及其运动方程等；以2A02轻质铝合金为研究对象，探究了近壁面环境下激光空泡趋壁效应的动

6、力学运动过程，主要包括近壁面激光空泡的脉动特性，近壁面激光空泡溃灭诱导的冲击波和射流。(2)搭建了实验平台，利用压电传感器探究了激光空化对水下靶材声压信号及其力学效应的影响。对比并讨论了不同入射方向的脉冲激光对水下靶材产生声压信号强弱及其表面形貌的影响，确定了合理的激光入射方向；根据声压信号与力学效应之间的换算关系，定性地计算出作用在靶材表面的冲击压力，并与靶材的屈服强度加以对比，得出靶材发生塑性变形，产生残余压应力的结论，验证了该强化技术的可行性和有效性。(3)对激光空化后的靶材进行了力学性能的测试，主要包括其残余应力、表面硬度、

7、表面粗糙度及表面形貌等；讨论了在不同激光能量和离焦量H的作用下，靶材在强化前后力学性能的变化趋势，总结和分析了激光空化对靶材的强化规律。关键词：激光空化，强化机理，力学效应，残余应力，空化泡，趋壁效应I2A02铝合金激光诱导空泡力学效应及其强化机理的研究ABSTRACTThecavitationreferstoakindoffluidmovementwhichexistsinthewaterconservancymachinerycommonly.Whenlocalpressureinsideliquiddecreases,thed

8、evelopmentandcollapseofinterfaceonsteamorgasholeoftheliquidandliquidsolidinterfaceformation.Ifthecavitynearthesolidwa