激光溫噴丸強化Ti6Al4V航空鈦合金的殘余應力釋放行為及疲勞特性.pdf

1、激光溫噴丸強化（Warm Laser Peening，簡稱WLP）是由激光噴丸/沖擊強化發(fā)展而來的新的材料表面處理工藝，其結合了熱力耦合效應在應力強化和組織強化方面的諸多優(yōu)勢，能夠獲得比常溫激光噴丸強化技術更穩(wěn)定的殘余壓應力分布，既能大幅提高材料的疲勞強度，又能抑制疲勞裂紋的萌生與擴展，在航空航天等工業(yè)領域的關鍵零部件制造中有潛在而廣泛的應用。
　　本文以退火態(tài)的Ti6Al4V/TC4航空鈦合金為研究對象，采用理論分析、數值模擬結

2、合相關實驗的方法，研究激光溫噴丸誘導的殘余壓應力的分布特性及釋放行為，探索激光溫噴丸對低周疲勞壽命與高周疲勞壽命的影響規(guī)律，并通過斷口形貌對其斷裂機理進行分析。論文研究工作主要有以下幾個方面:
　　理論方面，根據位錯動力學、應力釋放理論以及金屬疲勞與斷裂學，研究表面形變強化抗疲勞技術誘導的殘余壓應力場對材料疲勞特性的影響;分析了激光溫噴丸過程中位錯的結構變化以及熱力耦合作用下塑性變形的微觀機理;研究了動態(tài)應變時效過程中溶質原子及柯

3、氏氣團等對位錯運動的影響，從而獲得了激光溫噴丸誘導的位錯密度模型;探索了低周疲勞與高周疲勞條件下材料內部殘余應力的釋放機理，并對激光溫噴丸誘導殘余壓應力的穩(wěn)定性進行了分析。
　　數值模擬方面，使用有限元軟件ABAQUS對激光溫噴丸誘導的殘余壓應力及釋放行為進行了數值模擬研究，并對激光溫噴丸數值模擬過程中使用到的關鍵技術和解決方案進行了探索;系統(tǒng)分析了溫度對激光溫噴丸誘導殘余壓應力幅值、深度等分布特性的影響，闡述了激光溫噴丸誘導的殘

4、余壓應力在低周疲勞條件下的釋放行為。
　　實驗方面，進行了典型試樣的激光溫噴丸系列實驗及其結果的分析與檢測，探索了激光噴丸溫度對誘導Ti6Al4V鈦合金殘余壓應力場分布特性的影響規(guī)律，驗證了數值模擬的有效性;從低周及高周疲勞兩個方面，研究了不同溫度條件下激光溫噴丸誘導殘余壓應力的釋放行為以及單聯(lián)中心孔拉伸試樣的疲勞壽命;結合試樣斷口的宏微觀形貌，分析了激光溫噴丸對材料斷裂形式及疲勞特性的影響。
　　研究結果表明，激光溫噴丸在