激光冲击成形对AZ31镁合金微观结构和残余应力的影响.pdf

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1、第28卷第3期材料研究学报V．01．28No．32014年3月CHINESEJOURNALOFMATERIALSRESEARCHMarch2014激光冲击成形对AZ31镁合金微观结构和残余应力的影响冰张青来洪妍鑫王荣李兴成段钧剑张永康1．江苏大学材料科学与工程学院镇江2120132．东南大学机械工程学院南京210096摘要采用最大输出能量为12．5J的Nd—YAG激光器对AZ31镁合金薄板进行激光冲击成形(LSF)，用高分辨率透射电镜分析和研究了试样冲击区表面状态和微观结构。结果表明：在镁合金薄

2、板LSF冲击区凹面出现了纹理清晰的周期性波纹结构，波纹间距为纳米级，在LSF过程中伴随着亚晶、纳米晶和形变孪晶的产生。分析了冲击凹面残余应力分布，并探讨了LSF过程中镁合金形成表面波纹现象和纳米晶形成的原因。关键词金属材料，AZ31镁合金，激光冲击成形，表面波纹，纳米结构，残余应力分类号TN249，TG146文章编号1005—3093(2014)03—0166．07EffectofLaserShockFormingonMicrostructureandResidualStressofAZ31Ma

3、gnesiumAlloySheetZHANGQinglaiH0NGYanxinWANGRongLIXingchengDUANJunjianZHANGYongkang~J．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，JiangsuUniversity,Zhenjiang2120132．SchoolofMechanicalEngineering，SoutheastUniversity,Nanjing210096*SupposedbyNationalNaturalSc

4、ienceFoundationofChinaNo．5l175231．ManuscriptreceivedSeptember12，2013：inrevisedformDecember16，2013．¨Towhomcorrespondenceshouldbeaddressed，Tel：(0511)88797324，E-mail：zhangql196210@163．cornABSTRACTThinAZ31magnesiumalloysheetiSIaser-shock—formed(LSF)bymea

5、nsofaNd—YAGpulselaserbeamwithamaximumoutputenergyof12．5J．ThesurfacemorphologyandmicrostructureintheshockedzonewerecharacterizedbyopticaImicroscopyandhighresolutiontransmissionelectronmi—croscopTheresultsshowthat，periodicripplestructurewithcleartextur

6、eandnanoscalespaceap-pearedonconcaveinLSFshockedzone，withwhichthegrowthofsub—grains，nanocrystallitesanddef0r．mationtwinsmightbeaccompanied．Thedistributionofresidualstressintheshockedconcavewasaria—lyzed，andtherelevantmechanismconcerningripplephenomen

7、onandnanocrystallitesformationduringLSFwasalsodiscussed．KEYWoRDSmetallicmaterials，AZ31magnesiumalloy,lasershockforming(LSF)，surfaceripple，nanostructure，residuaIstress激光冲击成形(1asershockforming，LSF)集材料NiTi合金中观察到非晶组织，经强化和热处理后得改性强化和成形于一体，是一种新兴的冷成形技到了纳米晶组织

8、。张永康等[10-12]对AM50和AZ31镁术u。在强激光束辐照表面产生的冲击波不仅改变合金激光冲击强化进行了实验研究，发现激光冲击材料结构，而且提高材料的强度、硬度、耐应力腐蚀区表层产生大量位错与孪晶，晶粒明显细化，表面性能和抗疲劳断裂性能。采用激光冲击强化(1aser产生残余压应力．表面显微硬度比基体约提高shockprocessing，LSP)铝合金[6]、不锈钢_7和钛合金嘲58％，抗应力腐蚀和耐疲劳性能均得到提高。关于等材料，研究得比较多。Ye等在激光冲击强化的激光辐照材料表面波纹现