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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