激光沖擊強化金屬材料的組織演化、腐蝕行為和磨損性能.pdf

1、激光沖擊強化具有高壓(GPa—TPa)、超快（幾十納秒）、超高應(yīng)變率(107-108 S-1，比爆炸成形高出100倍)的顯著特點，使金屬表層產(chǎn)生了殘余壓應(yīng)力、細化的晶粒，并降低了表面粗糙度，由此顯著提高了零件抗疲勞性能。然而目前對于金屬材料表層激光沖擊誘導(dǎo)的典型微結(jié)構(gòu)、抗應(yīng)力腐蝕和磨損性能結(jié)構(gòu)關(guān)系尚缺乏系統(tǒng)的研究。本文以AISI304奧氏體不銹鋼和T9工具鋼為研究對象，采用激光沖擊強化技術(shù)改善AISI304奧氏體不銹鋼在氯離子溶液中的抗

2、應(yīng)力腐蝕性能和激光沖擊強化微織構(gòu)改善T9工具鋼的耐磨損性能。主要從激光沖擊強化對AISI304不銹鋼顯微硬度和微觀組織的影響、激光沖擊AISI304不銹鋼抗應(yīng)力腐蝕開裂和點蝕性能的影響、激光沖擊強化微織構(gòu)T9工具鋼抗磨損性能的影響開展了研究，揭示了激光沖擊不銹鋼抗應(yīng)力腐蝕影響機理和激光沖擊強化微織構(gòu)顯著提高工具鋼抗磨損的作用機制。論文研究的主要結(jié)論如下:
　　(1)激光沖擊強化顯著提高了AISI304不銹鋼的顯微硬度，并且隨著脈沖

3、能量的提高，不銹鋼表層的晶粒尺寸輕微地減小，顯微硬度和硬化層深度增加。激光沖擊強化后AISI304不銹鋼中出現(xiàn)位錯圈、堆垛層錯四面體、平面位錯陣列、堆垛層錯和機械孿晶;隨著脈沖能量的提高，激光沖擊AISI304不銹鋼表層孿晶密度更高，寬度更小。
　　(2)多次激光沖擊強化可以明顯地提高AISI304不銹鋼的抗拉強度、應(yīng)力腐蝕開裂抗性和電化學(xué)腐蝕抗性，這主要歸功于大面積多次搭接激光沖擊擴大了剪切唇區(qū)域，并使剪切唇區(qū)域的韌窩更均勻和更

4、細化，頸縮區(qū)域更寬。隨著激光脈沖能量的增加，棒材試樣表現(xiàn)出越來越好的抗拉強度和斷面延伸率，應(yīng)力腐蝕開裂抗性和電化學(xué)腐蝕抗性也隨之增加，其原因可以歸功于激光沖擊細化了試樣表層晶粒，同時在表面形成了較深的殘余壓應(yīng)力層。
　　(3)激光沖擊強化將激光織構(gòu)后的T9工具鋼表層的殘余拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)楦叻禋堄鄩簯?yīng)力，并細化表層的晶粒。當溝槽間距和溝槽深度保持不變時，激光沖擊強化微織構(gòu)試樣的摩擦系數(shù)和磨損量很明顯要低于激光織構(gòu)試樣。并且，激光沖擊強