激光沖擊強(qiáng)化金屬表面位錯(cuò)密度和晶粒尺寸的研究.pdf

1、金屬表面的微觀組織對(duì)于它的耐磨損、耐腐蝕以及抗疲勞能力有很重要的影響。激光沖擊強(qiáng)化能夠改變金屬表面的微觀組織，激光沖擊強(qiáng)化通過誘導(dǎo)沖擊波作用于材料表面，在材料表面產(chǎn)生晶粒位錯(cuò)，提高材料的耐磨損、耐腐蝕以及抗疲勞能力。激光沖擊強(qiáng)化可以用于金屬材料表面的強(qiáng)化、結(jié)構(gòu)的輕量化和表面的耐磨處理。目前，對(duì)于激光沖擊強(qiáng)化的研究都是采用試驗(yàn)的方法，但對(duì)于激光沖擊強(qiáng)化金屬表面微觀組織演變的仿真研究很欠缺。
　　本文旨在研究激光沖擊強(qiáng)化后，LY2鋁合

2、金表面位錯(cuò)密度和晶粒尺寸的演變，建立基于ABAQUS軟件的激光沖擊強(qiáng)化有限元模型，用VISUAL STUDIO編寫基于位錯(cuò)理論的微觀組織演變模型，進(jìn)行了有限元軟件的二次開發(fā)，以材料子程序的形式將該模型嵌入到激光沖擊強(qiáng)化有限元模型中，實(shí)現(xiàn)金屬表面位錯(cuò)密度、晶粒尺寸的預(yù)測(cè)，仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果有很好的一致性。運(yùn)用該模型，研究了多種激光加工條件下微觀組織演變規(guī)律，得到了加工參數(shù)與表面晶粒尺寸間的關(guān)系，為系統(tǒng)優(yōu)化激光沖擊強(qiáng)化工藝參數(shù)奠定了重要基礎(chǔ)

3、。論文主要內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　首先，運(yùn)用ABAQUS軟件建立激光沖擊強(qiáng)化LY2鋁合金的有限元模型。通過采用確當(dāng)?shù)牟牧夏Ｐ?、有限元建模方法以及微觀組織演變模型，進(jìn)行了有限元二次開發(fā)，將微觀組織預(yù)測(cè)模型以材料子程序的形式嵌入激光沖擊強(qiáng)化有限元模型中，描述激光沖擊強(qiáng)化后金屬表面位錯(cuò)密度和晶粒尺寸的演變，。
　　其次，通過調(diào)整微觀組織演變模型中的相關(guān)參數(shù)，將仿真得到的激光單次沖擊強(qiáng)化和激光多次沖擊強(qiáng)化金屬表面的位錯(cuò)密度和晶粒尺寸的

4、結(jié)果與前人試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證仿真模型的準(zhǔn)確性。
　　最后，將該基于位錯(cuò)理論的位錯(cuò)密度和晶粒尺寸的預(yù)測(cè)模型用來研究激光沖擊強(qiáng)化的作用規(guī)律，包括隨著沖擊次數(shù)的變化，金屬表面的位錯(cuò)密度和晶粒尺寸的變化以及嚴(yán)重塑性變形層深度的變化；材料種類的變化，位錯(cuò)密度和晶粒尺寸隨深度的變化趨勢(shì)；沖擊波壓力的變化，晶粒尺寸和位錯(cuò)密度的變化。結(jié)果表明，隨著沖擊次數(shù)的增加,塑性變形層的深度的增加長(zhǎng)率和晶粒尺寸的變化率降低，特別是第四次沖擊和第五次沖擊；