论文部分内容阅读
镁合金因其质轻高强、良好的铸造性能及易回收等优点而被广泛应用于汽、航空航天、3C产品等领域。但镁合金绝对强度低、室温塑性差、易疲劳等缺点,也使其应用范围具有很大的局限性。因此,采用激光冲击强化(LSP)技术来提升镁合金的强度及疲劳性能具有重要的现实意义。本文以AZ31镁合金为研究对象,对其进行区域LSP处理及室温和热拉伸实验、拉-拉疲劳实验,主要研究工作及结果如下:采用不同功率密度的激光束对镁合金进行了区域LSP处理实验,研究了不同功率密度激光冲击后材料表层残余应力分布、显微硬度和微观组织的变化情况。结果表明,区域激光冲击后镁合金试样表层产生了较高幅值的残余压应力;表层显微硬度值提高,且强化层深度随着激光功率密度的增加而增大;塑变层内晶粒得到细化,出现大量的位错缠结和孪晶及纳米晶结构。对AZ31镁合金进行了室温及热拉伸实验,得到了不同功率密度激光冲击前后镁合金的应力-应变曲线,对原始及激光冲击试样拉伸断口形貌进行了分析。结果表明,LSP处理提高了镁合金室温及200℃的抗拉强度,并具有一定的热稳定性,延伸率略有降低;激光冲击试样断口表现出少量韧窝和河流花样组成的准解理断裂的特征,且在拉-压应力的弱界面出现层裂纹,200℃变形时,由于动态再结晶的作用,韧窝深度有所加深。并从残余应力、晶粒细化及显微结构这三个方面分析讨论了其对镁合金试样抗拉强度的影响机理。对AZ31镁合金带中心孔试样进行了拉-拉疲劳实验,得到了LSP处理前后试样疲劳寿命,对原始及LSP试样的疲劳断口进行了表征与分析。结果表明,LSP处理能显著改善镁合金的疲劳性能,且随激光功率密度的增大疲劳寿命增益越多;LSP使得疲劳裂纹萌生区从试样的表面移至次表层,双面冲击后疲劳裂纹萌生呈现多源化趋势,裂纹扩展路径变得曲折,扩展速率得到降低。此外,还从残余应力分布、表面状态等方面分析讨论了其对镁合金试样疲劳寿命的影响机理。