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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44

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糙度的影响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