激光冲击高强钢应力调控技术及微观结构演变机制

前言
第1章绪论1
11引言1
12E690高强钢研究与应用概述2
13金属材料腐蚀疲劳裂纹扩展机理分析2
131腐蚀疲劳裂纹扩展中的能量分析2
132基于能量守恒的金属材料腐蚀疲劳裂纹扩展速率模型4
14激光冲击调控表面残余应力相关研究与进展6
141激光冲击强化技术研究概况6
142激光冲击波传播机制与材料动态响应10
143激光冲击与表面残余应力分布12
15激光冲击材料表面微结构响应研究进展14
151马氏体相变与晶粒细化机理14
152极端塑性变形与晶粒细化机理15
153激光冲击强化不同材料微结构研究概况15
16激光冲击微造型对材料摩擦学性能影响的研究现状18
17本章小结19
参考文献20
第2章E690高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展试验及腐蚀疲劳损伤建模24
21引言24
22E690高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展试验25
221E690高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展试验材料25
222E690高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展试样制备25
223E690高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展试验25
23E690高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展试验结果分析27
231试验数据分析方法27
232不同环境下E690高强钢裂纹扩展的试验结果28
233空气与盐水中裂纹扩展试验断口分析31
234不同应力比下E690高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展的试验结果33
235E690高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率计算与分析33
24E690高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率建模研究36
25E690高强钢断裂韧度测试38
251E690高强钢断裂韧度测试方法38
252E690高强钢断裂韧度测试结果40
26E690高强钢理论模型与拟合模型的对比分析41
261E690高强钢理论模型计算结果与试验结果对比41
262E690高强钢裂纹扩展速率理论模型与拟合模型对比42
27E690高强钢SN曲线测试43
271试验概况43
272E690高强钢SN曲线测试试样43
273E690高强钢SN曲线测试条件及过程43
28E690高强钢损伤分析44
281E690高强钢SN曲线测试结果44
282E690高强钢腐蚀损伤演化实例45
283E690高强钢SN曲线与裂纹扩展速率曲线转换46
29本章小结47
参考文献48
第3章激光冲击诱导E690高强钢薄板表面动态应变特性研究51
31引言51
32激光冲击波加载金属薄板表面动态响应51
321表面动态应变测试的边界条件51
322表面动态应变测试原理52
323激光冲击波加载金属薄板表面动态应变模型53
324表面动态应变测试方法与试验参数54
33激光冲击高应变率下E690高强钢表面动态应变模型及边界条件验证55
34激光冲击高应变率下E690高强钢表面动态应变模型56
35本章小结59
参考文献59
第4章激光冲击波传播机制与E690高强钢表面完整性研究62
41引言62
42激光冲击波特性测试原理、方法与装置63
421激光冲击波特性测试原理63
422激光冲击波特性测试方法与装置64
43表面完整性试验与测试68
431试样制备及试验设备68
432激光冲击试验参数68
433表面完整性测试69
44数值建模71
441建立几何模型71
442材料的本构模型71
443冲击压力设置72
45激光单点冲击应力波传播仿真模型试验验证73
46激光冲击E690高强钢残余应力形成机制75
461E690高强钢残余应力双轴分布特性分析75
462E690高强钢“残余应力洞”分布特性分析76
47激光冲击E690高强钢表面完整性分析79
471冲击前后E690高强钢表面三维形貌与二维轮廓变化79
472冲击前后E690高强钢表层残余应力变化82
473冲击前后E690高强钢表层显微硬度变化83
48本章小结84
参考文献84
第5章激光冲击E690高强钢薄板表面残余应力洞形成机制及影响因素
权重分析88
51引言88
52数值模拟89
521有限元模型89
522材料的本构模型89
523冲击波压力模型90
53试验方案设计91
54结果分析与讨论92
541不同激光功率密度冲击后表面残余应力分布92
542表面Rayleigh传播与模型验证95
543冲击波传播与残余应力洞的形成机制97
544E690高强钢冲击波传播模型的建立100
545表面稀疏波汇聚和纵向冲击波反射对残余应力洞影响权重101
55本章小结102
参考文献102
第6章激光冲击E690高强钢表面微结构响应与X射线衍射图谱的相关性
研究105
61引言105
62试验准备106
621激光冲击试样制备106
622激光冲击试验装置及参数106
623激光冲击区域透射电镜观测试样制备及装置107
624能谱点测试样制备及装置108
625XRD分析及装置108
63激光冲击E690高强钢表层微观组织演变109
631E690高强钢原始组织109
632激光冲击强化后E690高强钢表面的结构形貌110
633激光冲击强化后E690高强钢电子衍射花样标定112
64激光冲击E690高强钢表面成分分析117
65激光冲击微观结构演变与XRD衍射图谱相关性118
651微观结构与表面残余应力相关性118
652激光冲击强化E690高强钢的XRD分析119
653XRD图谱所得晶粒尺寸与TEM下晶粒尺寸的对比121
654E690高强钢的失稳分解过程121
655E690高强钢的形核—长大过程123
66激光冲击强化E690高强钢表面微结构响应模型125
67本章小结126
参考文献127
第7章激光冲击诱导E690高强钢表面自纳米化中调幅分解的试验研究130
71引言130
72试验材料与方法130
721试验材料130
722试验过程131
723分析与检测131
73结果与分析132
731E690高强钢表面XRD衍射图谱分析132
732E690高强钢表面TEM显微分析134
733基于调幅分解的E690高强钢微观冲击响应模型与应力弛豫机制137
74本章小结138
参考文献139
第8章激光冲击E690高强钢位错组态与晶粒细化的试验研究141
81引言141
82试验方案设计141
821试验材料及冲击试验141
822微观组织观测142
83试验结果与分析142
831激光冲击E690高强钢截面组织分析142
832激光冲击E690高强钢表层微结构分析143
833激光冲击E690高强钢内部位错组态研究144
84本章小结152
参考文献152
第9章激光冲击对E690高强钢激光熔覆修复微观组织的影响155
91引言155
92试验材料与方法155
921试验材料155
922试验过程156
923分析与检测157
93试验结果分析与讨论158
931物相分析158
932显微组织分析159
933激光冲击E690高强钢熔覆层表层位错组态研究164
934表面残余应力170
94本章小结171
参考文献172
第10章激光冲击对E690高强钢熔覆修复结合界面组织的影响175
101引言175
102试样材料与方法175
1021试样制备175
1022熔覆层制备与强化176
1023分析与检测177
103E690高强钢基体及熔覆层的织构分析177
104激光冲击E690高强钢熔覆层截面微结构分析179
1041激光冲击对熔覆层截面织构的影响179
1042激光冲击E690高强钢熔覆截面晶粒尺寸变化与晶界取向角分析180
105激光冲击E690高强钢熔覆层界面微结构分析184
1051激光冲击对E690熔覆界面织构的影响184
1052激光冲击对熔覆层界面微观组织的影响187
1053激光冲击E690高强钢熔覆层界面晶界取向角分析189
106激光冲击E690高强钢熔覆层界面响应模型191
107本章小结192
参考文献192
第11章E690高强钢表面激光冲击微造型及其摩擦学性能的试验研究194
111引言194
112激光冲击微造型的模拟与试验方法195
1121有限元模型的建立195
1122激光冲击微造型试验196
1123摩擦磨损试验198
113激光冲击微造型的成形规律及表面微观结构演变199
1131激光冲击次数对微造型表面形貌的影响199
1132激光冲击次数对残余应力和FWHM值的影响201
1133微造型表面纳米化及调幅分解验证205
114微造型几何参数设计对摩擦学性能的影响206
1141摩擦学性能分析方法206
1142微造型密度对摩擦系数的影响206
1143微造型深度对摩擦系数的影响208
115磨损表面与磨损机理分析209
1151磨损表面分析209
1152磨损机理分析211
116本章小结213
参考文献214
第12章激光冲击微造型表面AlCrN涂层制备及减摩机理217
121引言217
122AlCrN涂层制备试验及测试方法217
1221AlCrN涂层的制备方法217
1222表面和截面微观形貌观察219
1223X射线物相检测219
1224显微硬度与残余应力检测219
1225涂层工程结合强度检测220
123AlCrN涂层性能分析221
1231表面宏观形貌221
1232表面微观形貌与物相分析222
1233显微硬度与残余应力223
1234涂层与基体的结合强度224
124微造型AlCrN涂层试样的摩擦磨损性能研究226
1241不同密度微造型AlCrN涂层的摩擦学性能226
1242不同深度微造型AlCrN涂层的摩擦学性能227
125微造型AlCrN涂层试样的磨损表面观察及机理分析229
1251磨损表面形貌分析229
1252磨损表面的EDS能谱分析232
1253微造型AlCrN涂层的减摩润滑模型233
126本章小结234
参考文献235