激光沖擊強化金屬表面位錯密度和晶粒尺寸的研究.pdf

1、金屬表面的微觀組織對于它的耐磨損、耐腐蝕以及抗疲勞能力有很重要的影響。激光沖擊強化能夠改變金屬表面的微觀組織，激光沖擊強化通過誘導(dǎo)沖擊波作用于材料表面，在材料表面產(chǎn)生晶粒位錯，提高材料的耐磨損、耐腐蝕以及抗疲勞能力。激光沖擊強化可以用于金屬材料表面的強化、結(jié)構(gòu)的輕量化和表面的耐磨處理。目前，對于激光沖擊強化的研究都是采用試驗的方法，但對于激光沖擊強化金屬表面微觀組織演變的仿真研究很欠缺。
　　本文旨在研究激光沖擊強化后，LY2鋁合

2、金表面位錯密度和晶粒尺寸的演變，建立基于ABAQUS軟件的激光沖擊強化有限元模型，用VISUAL STUDIO編寫基于位錯理論的微觀組織演變模型，進行了有限元軟件的二次開發(fā)，以材料子程序的形式將該模型嵌入到激光沖擊強化有限元模型中，實現(xiàn)金屬表面位錯密度、晶粒尺寸的預(yù)測，仿真結(jié)果與試驗結(jié)果有很好的一致性。運用該模型，研究了多種激光加工條件下微觀組織演變規(guī)律，得到了加工參數(shù)與表面晶粒尺寸間的關(guān)系，為系統(tǒng)優(yōu)化激光沖擊強化工藝參數(shù)奠定了重要基礎(chǔ)

3、。論文主要內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　首先，運用ABAQUS軟件建立激光沖擊強化LY2鋁合金的有限元模型。通過采用確當?shù)牟牧夏Ｐ汀⒂邢拊７椒ㄒ约拔⒂^組織演變模型，進行了有限元二次開發(fā)，將微觀組織預(yù)測模型以材料子程序的形式嵌入激光沖擊強化有限元模型中，描述激光沖擊強化后金屬表面位錯密度和晶粒尺寸的演變，。
　　其次，通過調(diào)整微觀組織演變模型中的相關(guān)參數(shù)，將仿真得到的激光單次沖擊強化和激光多次沖擊強化金屬表面的位錯密度和晶粒尺寸的

4、結(jié)果與前人試驗結(jié)果進行對比，驗證仿真模型的準確性。
　　最后，將該基于位錯理論的位錯密度和晶粒尺寸的預(yù)測模型用來研究激光沖擊強化的作用規(guī)律，包括隨著沖擊次數(shù)的變化，金屬表面的位錯密度和晶粒尺寸的變化以及嚴重塑性變形層深度的變化；材料種類的變化，位錯密度和晶粒尺寸隨深度的變化趨勢；沖擊波壓力的變化，晶粒尺寸和位錯密度的變化。結(jié)果表明，隨著沖擊次數(shù)的增加,塑性變形層的深度的增加長率和晶粒尺寸的變化率降低，特別是第四次沖擊和第五次沖擊；