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第1章 激光冲击强化技术1

1.1 激光冲击强化技术的应用和发展趋势3

1.1.1 激光冲击强化技术的国内外应用3

1.1.2 激光冲击强化技术的发展趋势4

1.1.3 激光冲击数值模拟的发展5

1.2 激光冲击强化过程理论分析7

1.2.1 激光辐照效应7

1.2.2 材料对激光的吸收8

1.2.3 激光对材料的加热9

1.2.4 激光冲击波作用11

1.2.5 Fabbro经典激光冲击模型14

1.2.6 冲击波压力空间和时间分布15

1.3 激光冲击的两种强化模型16

1.3.1 非约束模型17

1.3.2 约束模型17

1.4 激光冲击强化微观组织机理基础18

1.4.1 位错18

1.4.2 晶界与晶粒20

1.4.3 析出相与位错的相互作用21

1.5 激光冲击强化有限元分析的理论基础22

1.5.1 有限元法简介22

1.5.2 激光冲击强化有限元分析23

1.5.3 热释放温度场有限元分析理论24

1.6 本章小结26

参考文献26

第2章 高温服役材料的疲劳安全寿命29

2.1 疲劳寿命统计分析方法29

2.1.1 作图法30

2.1.2 解析法30

2.2 材料疲劳安全寿命估算方法31

2.2.1 单侧容限因数法32

2.2.2 二维威布尔模型法35

2.3 材料疲劳寿命估算方法比较38

2.4 本章小结38

参考文献39

第3章 激光冲击强化对铝合金疲劳寿命的影响40

3.1 7050-T7451铝合金激光冲击强化41

3.1.1 7050-T7451铝合金材料的制备41

3.1.2 7050-T7451铝合金的激光冲击处理41

3.2 激光冲击对7050-T7451铝合金疲劳寿命的影响42

3.3 7050-T7451铝合金疲劳安全寿命估算44

3.3.1 单侧容限因数法估算结果44

3.3.2 二维威布尔模型法估算结果46

3.3.3 铝合金疲劳安全寿命方法确定48

3.4 本章小结49

参考文献49

第4章 高温服役下镍基合金激光冲击力学性能提升51

4.1 高温条件下激光冲击工艺52

4.1.1 激光冲击材料与仪器的选择52

4.1.2 激光冲击工艺参数的确定53

4.1.3 高温条件下激光冲击工艺改进实施55

4.2 激光冲击残余压应力高温释放56

4.2.1 激光冲击诱导残余压应力的原理56

4.2.2 镍基合金诱导残余压应力热释放的规律58

4.2.3 残余压应力对材料裂纹扩展的影响61

4.2.4 裂纹扩展FRANC2D/L数值模拟63

4.3 激光冲击对镍基合金表面形貌及其粗糙度的影响68

4.4 高温条件下镍基合金显微硬度变化70

4.4.1 单光斑硬度分布72

4.4.2 温度对合金表面显微硬度影响72

4.4.3 温度对合金深度方向显微硬度影响74

4.5 本章小结78

参考文献78

第5章 镍基高温合金应力场与热释放数值模拟81

5.1 激光冲击强化过程有限元模型的建立81

5.1.1 几何模型的创建81

5.1.2 网格划分和网格单元选择81

5.1.3 材料本构模型确定82

5.1.4 冲击波压力载荷加载83

5.1.5 边界条件和求解控制条件的选择84

5.2 残余应力场的形成与分布85

5.2.1 激光冲击波的传播85

5.2.2 残余应力场分析86

5.3 激光冲击参数对残余应力场的影响87

5.3.1 功率密度对残余应力场的影响87

5.3.2 激光冲击次数对残余应力场的影响89

5.4 残余应力热释放分析91

5.4.1 残余应力热释放数值模拟91

5.4.2 残余应力热释放分析模型94

5.5 本章小结96

参考文献97

第6章 激光冲击强化镍基高温合金性能研究100

6.1 镍基高温合金的激光冲击强化100

6.2 激光强化的残余应力场与中高温热释放101

6.2.1 激光强化诱导残余应力场101

6.2.2 高温合金残余应力热释放分析102

6.3 高温合金残余应力模拟与测量103

6.3.1 应力场与温度场的有限元分析过程103

6.3.2 残余应力模拟与测量结果对比104

6.4 镍基高温合金硬度热稳定性109

6.5 镍基高温合金显微组织热稳定性110

6.5.1 激光冲击强化镍基高温合金显微组织变化110

6.5.2 激光冲击强化处理微观组织的热稳定性分析113

6.6 本章小结114

参考文献115

第7章 激光冲击渗铝复合处理对耐热钢性能的影响117

7.1 激光冲击与渗铝复合处理117

7.1.1 渗铝工艺117

7.1.2 激光冲击渗铝复合处理工艺118

7.2 激光冲击渗铝复合处理对耐热钢组织性能的影响119

7.2.1 12CrMoV合金钢组织性能强化背景119

7.2.2 复合处理对12CrMoV组织性能的影响120

参考文献125

第8章 激光冲击渗铝复合处理对00Cr12高温力学性能的影响127

8.1 激光冲击渗铝复合处理对00Cr12力学性能的影响128

8.1.1 00Cr12的化学组成128

8.1.2 激光冲击强化与渗铝复合强化对00Cr12的性能影响129

8.2 本章小结144

参考文献145

第9章 激光冲击强化对00Cr12力学性能和高温疲劳寿命的影响147

9.1 激光冲击00Cr12常温高频疲劳分析147

9.1.1 00Cr12合金钢的制备147

9.1.2 00Cr12合金钢的激光冲击处理147

9.1.3 00Cr12合金钢的常温疲劳安全寿命估算148

9.2 激光冲击00Cr12高温疲劳分析152

9.2.1 激光冲击00Cr12合金钢的高温疲劳处理152

9.2.2 激光冲击和高温对00Cr12合金钢力学性能的影响153

9.2.3 00Cr12合金耐热钢的高温疲劳安全寿命估算154

9.3 本章小结158

参考文献159

第10章 激光冲击对6061-T651中高温条件下表面完整性的研究161

10.1 中高温条件下激光冲击对表面完整性的影响161

10.1.1 中高温条件下材料和设备的选择161

10.1.2 中高温条件下激光冲击参数的选择162

10.1.3 中高温条件下表面完整性方案163

10.2 激光冲击对铝合金表面形貌和粗糙度的影响164

10.2.1 表面粗糙度的评定测量164

10.2.2 激光冲击对铝合金表面粗糙度的影响165

10.3 激光冲击诱导残余应力分布及其中高温条件下的松弛机制167

10.3.1 激光冲击诱导残余应力的原理及其测定方法167

10.3.2 激光冲击对铝合金残余应力分布的影响168

10.3.3 铝合金残余应力松弛机制171

10.4 激光冲击微观硬度及其中高温条件下的强化机制173

10.4.1 不同温度条件下表面硬度分布173

10.4.2 不同温度条件下深度方向上的硬度分布174

10.4.3 中高温条件下的显微硬度强化机制176

10.5 本章小结178

参考文献178

第11章 激光冲击对6061-T651中高温条件下微观组织的研究180

11.1 中高温微观组织的成套测试设备180

11.1.1 微观组织试样的制备180

11.1.2 成套设备的组成181

11.2 析出相大小变化及其分布特征183

11.3 晶粒尺寸的变化186

11.4 激光冲击位错组态的演变189

11.5 本章小结194

参考文献194

索引196