【摘 要】
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激光冲击微造型技术(Laser Peening Texturing,LPT)是指在微尺度下采用激光冲击方法在材料表面制备规则的微凹坑阵列,可以显著提高材料的摩擦学性能。LPT兼具激光冲击对材料的
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激光冲击微造型技术(Laser Peening Texturing,LPT)是指在微尺度下采用激光冲击方法在材料表面制备规则的微凹坑阵列,可以显著提高材料的摩擦学性能。LPT兼具激光冲击对材料的强化作用以及微造型对材料摩擦性能的改善作用,因此在摩擦磨损领域得到了广泛的研究与应用。 本文以ZL109铝硅合金为研究对象,开展激光冲击微造型系列试验及表面力学性能测试,并通过干摩擦和混合润滑摩擦试验研究LPT对材料摩擦学性能的影响规律,主要工作包括: 1)在力学性能方面:基于冲击波作用机理,探讨微尺度下LPT对材料应力-应变、微观组织和力学性能的强化机制;通过对ZL109铝硅合金进行不同工艺参数下的激光冲击,获得不同深径比和面密度的微凹坑造型,并通过相关测试建立激光工艺参数与微造型特征(残余应力、纳米硬度、弹性模量)之间的对应关系,为后续摩擦试验参数的选择提供依据。 2)在干摩擦性能方面:通过干摩擦试验分析不同工艺参数下LPT试样表面的摩擦学特性(平均摩擦系数、瞬时摩擦系数、磨痕深度、磨损量等);基于干摩擦及磨损理论,通过观察磨损面形貌对LPT试样的干摩擦磨损机理进行研究。研究发现:面密度30%、深径比0.092的微造型试样干摩擦性能最优异。 3)在混合润滑摩擦性能方面:通过混合润滑摩擦试验研究微造型特征与混合润滑状态转化(瞬时摩擦系数)之间的关系;基于混合润滑摩擦磨损理论,研究微造型特征对混合润滑摩擦性能(磨痕深度、磨损量以及磨损面形貌)的影响规律。研究发现:面密度20%、深径比0.092的微造型试样具有最优的混合润滑摩擦性能。
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