激光冲击波强化技术及微观塑性变形机制

《激光冲击波强化技术及微观塑性变形机制》阐述了激光冲击波强化理论、技术和应用发展现状以及未来发展趋势，总结了江苏大学在激光冲击波强化理论、工艺和设备各方面的最新研究成果及实际应用经验，以航空关键零部件材料LY2铝合金、AISI304奥氏体不锈钢和AISI8620低碳钢为研究对象，从激光冲击波强化诱导金属材料的表面完整性、摩擦磨损性能、拉伸疲劳性能、微观组织演变、晶粒细化机制等方面系统阐述了现代激光冲击波强化技术的重要进展和典型应用，通过深人总结和提炼科研成果，形成一本学术性强、实用性强的专著。研究成果面向国防、航空航天和汽车等行业关键零部件表面强化延寿需求，为各行业技术人员和研究人员提供了翔实的参考资料。

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前言
第1章绪论1
1.1引言1
1.2激光冲击波强化装备的研究概况3
1.3激光冲击波强化技术研究现状和应用6
1.3.1激光冲击波强化理论研究6
1.3.2激光冲击波强化关键工艺和宏观性能8
1.3.3金属材料激光冲击波强化的微观机理11
1.4典型激光冲击波强化的工业应用13
1.5激光冲击波强化结构金属的研究意义17
参考文献18
第2章激光冲击铝合金的表面完整性22
2.1试验材料及方法22
2.2试验和测量设备23
2.2.1激光冲击波强化系统23
2.2.2纳米压痕测试系统29
2.2.3残余应力测试设备及方法32
2.2.4表面轮廓和粗糙度测试33
2.3激光冲击波强化铝合金表面完整性研究34
2.3.1单次冲击铝合金不同区域的纳米硬度和弹性模量34
2.3.2单次冲击铝合金表面轮廓和粗糙度37
2.3.3多次冲击铝合金叶片残余应力和微观硬度变化39
2.4椭圆光斑激光冲击铝合金的残余应力分布）4
2.5本章结论51
参考文献52
第3章激光冲击铝合金的拉伸性能和疲劳性能54
3.1试验方法和测量设备54
3.2不同应变速率下激光冲击铝合金的拉伸性能56
3.2.1应变速率对激光冲击前后铝合金应力-应变曲线的影响56
3.2.2应变速率对激光冲击后铝合金断口形貌的影响59
3.3不同冲击方式下铝合金的疲劳性能61
3.4本章结论64
参考文献64
第4章激光冲击铝合金微观组织演化及晶粒细化机制67
4.1试验材料和方法67
4.2试验设备和测试方法68
4.3单次激光冲击铝合金微观组织变化69
4.3.1深度方向的腐蚀性能和成分变化69
4.3.2深度方向的微观组织结构71
4.3.3单次激光冲击铝合金的强化机制72
4.4多次激光冲击铝合金微观组织变化74
4.4.1多次冲击下塑性变形层不同区域深度及晶粒形貌74
4.4.2多次冲击下塑性变形层不同区域的微观结构77
4.4.3多次激光冲击铝合金的增强机制79
4.4.4激光冲击波力学效应晶粒细化中的动态再结晶过程83
4.5激光冲击铝合金空位簇结构缺陷及形成机制84
4.5.1激光冲击铝合金空位簇缺陷86
4.5.2激光冲击铝合金空位簇缺陷的形成机制87
4.6本章结论89
参考文献89
第5章激光冲击铝合金塑性变形的理论模型及计算94
5.1数学模型的建立95
5.1.1条件假设95
5.1.2板料表面凹坑深度97
5.2激光冲击波强化铝合金塑性变形的理论计算104
5.3本章结论109
参考文献109
第6章激光冲击奥氏体不锈钢的表面完整性111
6.1试验设备112
6.2试验材料和方法113
6.3不同载荷下激光冲击奥氏体不锈钢的纳米硬度和弹性模量变化113
6.4激光冲击奥氏体不锈钢残余应力变化116
6.5激光冲击奥氏体不锈钢表面形貌研究117
6.5.1表面波纹度的变化119
6.5.2表面粗糙度的变化120
6.5.3加工纹理和方向122
6.5.4表面结构的复合特征123
6.5.5复合结构特征的形成机理124
6.6激光冲击对奥氏体不锈钢摩擦磨损性能的影响125
6.7本章结论129
参考文献129
第7章不同应变速率下激光冲击不锈钢的拉伸性能和断口形貌131
7.1试验设备、材料和方法132
7.2激光冲击奥氏体不锈钢试验134
7.3激光冲击波强化后试样的拉伸试验134
7.4激光冲击次数对试样抗拉强度的影响134
7.5应变速率对激光冲击试样抗拉强度和流动应力的影响136
7.6应变速率和激光冲击次数对试样断口形貌的影响139
7.7本章结论143
参考文献144
第8章激光冲击奥氏体不锈钢微观组织演化及晶粒细化机制146
8.1试验设备146
8.2试验材料和测试方法147
8.3单次激光冲击奥氏体不锈钢微观组织变化147
8.3.1深度方向的金相组织变化147
8.3.2冲击区域的典型微观组织结构变化147
8.4多次激光冲击奥氏体不锈钢深度方向微观组织演变149
8.5激光冲击次数对奥氏体不锈钢表面微观形貌的影响152
8.6激光冲击奥氏体不锈钢空位簇结构156
8.7本章结论157
参考文献158
第9章激光冲击奥氏体不锈钢的抗应力腐蚀性能160
9.1试验材料和激光冲击参数161
9.2应力腐蚀加速试验162
9.3应力腐蚀开裂时间比较及对应的裂纹形貌164
9.4三种U形试样外表面应力分布状态165
9.5激光冲击提高奥氏体不锈钢抗腐蚀行为的作用机理167
9.6本章结论171
参考文献172
第10章激光冲击不锈钢焊接件和微织构的力学性能173
10.1激光冲击不锈钢焊接件后力学性能和断口分析173
10.1.1试样材料和试验方法174
10.1.2激光冲击对激光焊接处力学性能的影响175
10.1.3激光冲击对激光焊接处断口形貌的影响178
10.1.4多次激光冲击焊接件的韧窝形成机制179
10.2激光冲击不锈钢微织构制备高性能非光滑表面181
10.2.1试样材料和试验方法182
10.2.2激光冲击波强化对激光微织构表面的力学性能的影响183
10.3本章结论186
参考文献186
第11章激光冲击低碳钢的表面力学性能189
11.1试验设备、材料和方法189
11.2激光冲击对低碳钢表面和深度残余应力的影响192
11.3激光冲击对低碳钢表层微观硬度的影响194
11.4激光冲击对低碳钢表面粗糖度的影响194
11.5本章结论197
参考文献198
第12章激光冲击低碳钢的微观强化机理199
12.1试样制备和试验方法200
12.2微观结构演变及晶粒细化机制200
12.2.1多次激光冲击低碳钢微观组织结构演变200
12.2.2多次激光冲击低碳钢深度方向微观组织的演变202
12.2.3多次激光冲击低碳钢的强化机理205
12.3激光冲击低碳钢的摩擦学性能207
12.3.1试验材料和试验方法207
12.3.2不同激光能量对低碳钢摩擦学性能影响207
12.3.3不同激光冲击次数对低碳钢摩擦学性能的影响210
12.3.4激光冲击低碳钢的磨损机理分析212
12.4本章结论218
参考文献218