激光沖擊低碳鋼摩擦學性能及微觀機理研究.pdf

1、激光沖擊強化低碳鋼可導致其表面改性,正成為研究中的熱點問題,本文以AISI8620低碳鋼為對象,在不同激光沖擊工藝參數(shù)條件下,對激光沖擊低碳鋼的表面力學性能(包括殘余應力、表層微硬度、表面粗糙度等)、微觀強化機理以及表面耐磨性進行深入研究。獲得以下主要結論和成果:
　　 (1)對AISI8620低碳鋼表面進行激光沖擊強化處理,研究了激光沖擊強化材料表面粗糙度、殘余應力和表面微硬度。試驗結果表明:激光沖擊能夠降低AISI8620低

2、碳鋼表面粗糙度,明顯改善沖擊區(qū)域的殘余應力分布,較大幅度提高表面硬度。
　　 (2)利用光學顯微鏡(OM)和透射電子顯微鏡(TEM)觀察微觀結構,研究多次激光沖擊強化AISI8620低碳鋼微觀結構演變。多次激光沖擊AISI8620低碳鋼微觀結構演變過程可以描述為:(i)平行片狀珠光體被打斷成片段狀;(ii)片段狀珠光體被分裂成Fe3C顆粒,位錯運動導致Fe3C顆粒消失在亞晶界附近,并且導致亞晶界分裂晶胞;(iii)亞晶界被細化成

3、晶界。通過對上述演變過程的研究分析可知,多次激光沖擊AISI8620低碳鋼通過位錯運動和碳原子彌散強化導致粗晶粒在近表面區(qū)域細化。
　　 (3)研究不同功率密度下多次激光沖擊對AISI8620低碳鋼力學性能和耐磨損性能的影響。通過稱量磨損量和磨損表面的SEM顯微圖分析磨損機理,采用透射電子顯微鏡(TEM)觀察未沖擊試樣和激光沖擊試樣表層的微觀結構。未拋光多次激光沖擊試樣在跑合磨損階段,磨損率較大,當激光沖擊試樣表面的微凹坑被磨平

4、時,磨損率降低,其原因可能為激光沖擊會在試樣表面產(chǎn)生微凹坑,微凹坑的存在導致金屬表面粗糙度增加,耐磨性下降。試驗結果表明:多次激光沖擊可以顯著提高AISI8620低碳鋼的耐磨性。激光沖擊在AISI8620低碳鋼表層形成殘余壓應力層,雖然殘余壓應力會降低氧化磨損和粘著磨損的抗性,但是會提高疲勞磨損的抗性,將AISI8620低碳鋼試樣的耐磨性提高一倍,多次沖擊耐磨性能更佳;隨著載荷的增加,激光沖擊的AISI8620低碳鋼試樣的平均摩擦系數(shù)呈