耐熱馬氏體不銹鋼ЭП866激光沖擊強(qiáng)化組織與性能研究.pdf

1、馬氏體不銹鋼的力學(xué)性能可以通過(guò)熱處理來(lái)調(diào)整，這類鋼的綜合性能較好，在航空、航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，但惡劣的工作環(huán)境對(duì)馬氏體不銹鋼的表面性能提出了更高的要求。因此，采用激光沖擊強(qiáng)化（LSP）和激光沖擊溫強(qiáng)化（WLSP）技術(shù)提高馬氏體不銹鋼表面性能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以航空材料耐熱馬氏體不銹鋼ЭП866為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行WLSP和不同次數(shù)的LSP處理，以期改善馬氏體不銹鋼靶材的表面微觀結(jié)構(gòu)和殘余應(yīng)力分布，從而提高其表面性能。對(duì)L

2、SP和WLSP后的馬氏體不銹鋼靶材的殘余應(yīng)力、顯微硬度和組織結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了分析與數(shù)值模擬。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴WLSP后馬氏體不銹鋼表面形成了高幅值的殘余壓應(yīng)力，相比于室溫LSP，只有250℃和300℃條件下的WLSP才誘導(dǎo)了更高幅值的殘余壓應(yīng)力，硬度測(cè)試結(jié)果與殘余應(yīng)力的測(cè)試結(jié)果有著相同的變化趨勢(shì)。對(duì)于不同次數(shù)的LSP：隨著沖擊次數(shù)的增加，靶材表面粗糙度增加，但當(dāng)沖擊次數(shù)超過(guò)3次時(shí)，表面粗糙度基本不再改變；多次激光沖擊在靶材

3、表面引入了更高幅值的殘余壓應(yīng)力，光斑搭接處的殘余壓應(yīng)力的分布更加均勻化；沖擊次數(shù)的增加對(duì)表面硬度的影響并不明顯，但能夠增加硬化層的深度；處于高幅值殘余應(yīng)力的區(qū)域并不穩(wěn)定，熱處理后將大幅度的釋放，但依然能保留較大的數(shù)值。⑵顯微組織分析表明，LSP后不銹鋼沖擊區(qū)內(nèi)部出現(xiàn)高密度的纏結(jié)位錯(cuò)；另外，250℃下的WLSP，位錯(cuò)大量增殖纏結(jié)，形成位錯(cuò)芯，位錯(cuò)芯被認(rèn)為是析出相的有利形核點(diǎn)，而且，動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效和熱輔助的動(dòng)態(tài)析出誘導(dǎo)了比LSP和150℃WL

4、SP后更大尺寸的析出相和更加纏結(jié)的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)，析出相與位錯(cuò)相互作用形成穩(wěn)定的“柯氏氣團(tuán)”，柯氏氣團(tuán)對(duì)可動(dòng)位錯(cuò)的釘扎作用使得微觀結(jié)構(gòu)變得更加穩(wěn)固，表現(xiàn)為力學(xué)性能和疲勞壽命的提高。多次激光沖擊可以誘導(dǎo)更高密度的位錯(cuò)與析出相，位錯(cuò)結(jié)構(gòu)更加纏結(jié)，高密度的位錯(cuò)堆積在馬氏體板條處形成板條狀的位錯(cuò)邊界，這種位錯(cuò)結(jié)構(gòu)在500℃、1h的高溫?zé)崽幚砗笕跃哂休^高的密度和較為纏結(jié)的組織結(jié)構(gòu)，說(shuō)明具有較好的熱穩(wěn)定性。⑶對(duì)多次沖擊試樣的殘余應(yīng)力進(jìn)行了數(shù)值模擬，模擬結(jié)