滲鋁復(fù)合激光沖擊處理對耐熱鋼高溫力學(xué)性能影響研究.pdf

1、零部件工作時,許多構(gòu)件是處于高溫狀態(tài)運(yùn)行,且承受波動載荷的作用,構(gòu)件經(jīng)常發(fā)生高溫疲勞斷裂破壞。采用先進(jìn)的表面強(qiáng)化技術(shù)延長構(gòu)件的服役壽命及可靠性,已經(jīng)成為先進(jìn)再制造工程中的關(guān)鍵問題。單一表面處理往往有一定的局限性,滿足不了對零件使用的高性能要求。為此,本文基于滲鋁原理與激光沖擊強(qiáng)化作用機(jī)理,以耐熱鋼為研究對象,提出將滲鋁工藝與激光沖擊處理工藝進(jìn)行有效復(fù)合以改善耐熱鋼實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中出現(xiàn)的問題——高溫氧化及疲勞裂紋,從而提高高溫條件下耐熱鋼的

2、疲勞壽命。論文研究的主要工作和取得的進(jìn)展如下:
　　 (1)采用滲鋁復(fù)合激光沖擊處理工藝對12CrMoV耐熱鋼進(jìn)行了表面改性處理,探討了滲鋁復(fù)合激光沖擊處理工藝對12CrMoV耐熱鋼組織性能的影響。EDS分析表明:12CrMoV耐熱鋼滲鋁后獲得了具有較高的熱穩(wěn)定性及抗高溫氧化性能的過渡層,過渡層經(jīng)過激光沖擊強(qiáng)化處理后,晶粒破碎、細(xì)化,相互交錯。
　　 (2)在不同溫度下對激光沖擊與滲鋁復(fù)合激光沖擊兩種處理工藝后的00Cr

3、12試樣進(jìn)行高溫拉伸對比試驗(yàn)。試驗(yàn)研究表明:00Cr12經(jīng)滲鋁復(fù)合激光沖擊處理后其彈性模量均比僅進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化處理試樣的彈性模量有明顯提高,斷后伸長率、屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度都略有增加；在高溫拉伸試驗(yàn)中,由于拉伸時間較短,激光沖擊處理產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力仍然發(fā)揮了作用。
　　 (3)根據(jù)00Cr12耐熱鋼服役時的溫度環(huán)境,對兩種處理工藝下的00Cr12試樣進(jìn)行了殘余應(yīng)力對比試驗(yàn)；隨著保溫時間的增加,兩種處理工藝下產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力都出現(xiàn)

4、了不同程度的松弛,滲鋁復(fù)合激光沖擊在200℃～500℃時殘余壓應(yīng)力松弛速率趨于平穩(wěn),釋放幅度不大；激光沖擊產(chǎn)生的高密度位錯與表層晶粒細(xì)化將在提高試樣的高溫力學(xué)性能中起主導(dǎo)作用,且不受外界條件的影響。
　　 (4)采用Locati階梯式疲勞試驗(yàn)方法在不同溫度下對激光沖擊與滲鋁復(fù)合激光沖擊兩種處理工藝后的00Cr12試樣進(jìn)行高溫疲勞對比試驗(yàn),并對其疲勞極限進(jìn)行了快速測定。00Cr12試樣經(jīng)滲鋁復(fù)合激光沖擊強(qiáng)化后的疲勞極限較激光沖擊強(qiáng)