留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

无保护层激光冲击对K24镍基合金力学性能的影响

王学德 罗思海 何卫锋 聂祥樊 焦阳

王学德, 罗思海, 何卫锋, 聂祥樊, 焦阳. 无保护层激光冲击对K24镍基合金力学性能的影响[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(1): 106005-0106005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0106005
引用本文: 王学德, 罗思海, 何卫锋, 聂祥樊, 焦阳. 无保护层激光冲击对K24镍基合金力学性能的影响[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(1): 106005-0106005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0106005
Wang Xuede, Luo Sihai, He Weifeng, Nie Xiangfan, Jiao Yang. Effects of laser shock processing without coating on mechanical properties of K24 nickel based alloy[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(1): 106005-0106005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0106005
Citation: Wang Xuede, Luo Sihai, He Weifeng, Nie Xiangfan, Jiao Yang. Effects of laser shock processing without coating on mechanical properties of K24 nickel based alloy[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(1): 106005-0106005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0106005

无保护层激光冲击对K24镍基合金力学性能的影响

doi: 10.3788/IRLA201746.0106005
基金项目: 

国家973项目(2015CB057400);国家自然科学基金(51405506,51505496)

详细信息
    作者简介:

    王学德(1966-),男,副教授,硕士生导师,主要从事表面工程领域方面的研究。Email:wangxuede@163.com

    通讯作者: 罗思海(1990-),男,博士生,主要从事激光冲击强化技术及其应用等方面的研究。Email:luo_hai@126.com
  • 中图分类号: TG655

Effects of laser shock processing without coating on mechanical properties of K24 nickel based alloy

  • 摘要: 激光冲击强化是一种有效提高材料疲劳强度的表面处理技术。针对K24镍基高温合金模拟叶片特点,文中提出采用无保护层激光冲击强化进行表面处理。同时采用X射线衍射、显微硬度计表征了不同参数冲击下材料截面残余应力和显微硬度变化规律,并利用高周振动疲劳试验验证其强化效果。结果表明:无保护层激光冲击强化处理后在材料表层形成一定数值的残余压应力,冲击1、3、5次后表面残余应力分别为-428、-595、-675 MPa,影响深度分别约为110、150、160 m;显微硬度冲击一次后提升了29.2%,影响深度约为60 m。采用不等应力冲击后K24镍基合金模拟叶片疲劳强度由原始试件的282 MPa提高到327 MPa,提高了16%。
  • [1] Nie Xiangfan, He Weifeng, Zhou Liucheng, et al. Experiment investigation of laser shock peening on TC6 titanium alloy to improve high cycle fatigue performance[J]. Materials Science and Engineering A, 2014, 594:161-167.
    [2] Jiao Yang, He Weifeng, Sun Ling, et al. Study on compound technology of laser shock peening and aluminizing improve the mechanical properties of K417 alloy[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(8):2274-2279. (in Chinese)焦阳, 何卫锋, 孙岭, 等. 激光喷丸与渗铝复合工艺提高K417合金力学性能研究[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(8):2274-2279.
    [3] An Zhibin, Shen Xiaojun, Gao Shan, et al. Nanocrystallization of Ni-based superalloy K403 by laser shock peening[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(9):921002. (in Chinese)安志斌, 沈晓骏, 高山, 等. 激光冲击强化K403镍基高温合金表面纳米化[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(9):921002.
    [4] Li Yinghong, Zhou Liucheng, He Weifeng, et al. The strengthening mechanism of a nickel-based alloy after laser shock processing at high temperatures[J]. Science and Technology of Advanced Materials, 2013, 14:055010.
    [5] Zhang Lei, Lu Jinzhong, Zhang Yongkang, et al. Effects of processing parameters on fatigue properties of LY2 Al alloy subjected to laser shock processing[J]. Chinese Optics Letters, 2011, 9(6):061406.
    [6] Li Yuqin, Li Yinghong, He Weifeng, et al. Wear resistance of 12CrNi3A steel after carburization and laser shock[J]. Chinese Journal of Lasers, 2013, 40(9):0903004. (in Chinese)李玉琴, 李应红, 何卫锋, 等. 激光冲击渗碳12CrNi3A钢的磨损性能[J]. 中国激光, 2013, 40(9):0903004.
    [7] Shen Xiaojun, Wang Cheng, An Zhibin, et al. Effects of oblique laser shock processing on rotary bending fatigue of aero-engine fan shaft[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(12):2274-2279. (in Chinese)沈晓骏, 汪诚, 安志斌, 等. 斜激光冲击对航空发动机风扇轴弯曲疲劳性能的影响[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(12):2274-2279.
    [8] Sano Yuji, Obata Minoru, Kubo Tatsuya, et al. Retardation of crack initiation and growth in austenitic stainless steels by laser peening without protective coating[J]. Materials Science and Engineering A, 2006, 417:334-340.
    [9] Maawad E, Sano Y, Wagner L, et al. Investigation of laser shock peening effects on residual stress state and fatigue performance of titanium alloys[J]. Materials Science and Engineering A, 2012, 536:82-91.
    [10] Sano Y, Masaki K, Gushi T, et al. Improvement in fatigue performance of friction stir welded A6061-T6 aluminum alloy by laser peening without coating[J]. Materials and Design, 2012, 36:809-814.
    [11] Kalainathan S, Sathyajith S, Swaroop S. Effect of laser shot peening without coating on the surface properties and corrosion behavior of 316L steel[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2012, 50:1740-1745.
    [12] UroTrdan, Juan A Porro, Jos L Ocana, et al. Laser shock peening without absorbent coating(LSPwC) effect on 3D surface topography and mechanical properties of 6082-T651 Al alloy[J]. Surface Coatings Technology, 2012, 208:109-116.
    [13] Che Zhigang. Numerical simulation and experimental study of microscale laser shock processing on metallic target[D]. Wuhan:Huazhong University of Science Technology, 2009. (in Chinese)车志刚. 微尺度激光冲击强化金属靶材数值模拟与实验研究[D]. 武汉:华中科技大学, 2009.
    [14] China Aeronautical Materials Handbook. Edits Committee. The Second of China Aeronautical Materials Handbook[M]. Beijing:China Standards Press, 2001:645-651. (in Chinese) 《中国航空材料手册》编委会. 中国航空材料手册第2卷[M]. 北京:中国标准出版社, 2001:645-651.
    [15] Kalainathan S, Prabhakaran S. Recent development and future perspectives of low energy laser shock peening[J]. Optics Laser Technology, 2106, 81:137-144
    [16] Zhu Yunhu, Fu Jie, Zheng Chao, et al. Effect of laser shock peening without absorbent coating on the mechanical properties of Zr-based bulk metallic glass[J]. Optics Laser Technology, 2015, 75:157-163.
    [17] Rubio-Gonzalez C, Ocan'a J L, Gomez-Rosas G, et al. Effect of laser shock processing on fatigue crack growth and fracture toughness of 6061-T6 aluminum alloy[J]. Materials Science and Engineering A, 2004, 386:291-292.
    [18] Qiao Hongchao, Zhao Yixiang, Zhao Jibin, et al. Effect of laser peening on microstructure and properties if TiAl alloy[J]. Optics and Precision Engineering, 2014, 22(7):1766-1773. (in Chinese)乔红超, 赵亦翔, 赵吉宾, 等. 激光冲击强化对TiAl合金组织和性能[J]. 光学精密工程, 2014, 22(7):1766-1773.
    [19] Montross C S, Wei T, Ye L, et al. Laser shock processing and its effects on microstructure and properties of metal alloys:a review[J]. International Journal of Fatigue, 2002, 24:1021-1036.
    [20] Li B L, Godfrey A, Meng Q C, et al. Microstructure evolution of IF-steel during Cold Rolling[J]. Acta Materialia, 2004, 52:1069-1081.
    [21] Fabbro R, Fournier J, Ballard P, et al. Physical study of laser-produced plasma in confined geometry[J]. Journal of Applied Physics, 1990, 68:775-784.
    [22] Yilbas B S, Arif A E M. Laser shock processing of aluminium:model and experimental study[J]. Journal of Physics D:Applied Physics, 2007, 40:6740-6747.
    [23] Zhou Liucheng. The compound strengthen mechanism of laser shock processing and its application on the turbine blades in areoengine[D]. Xi'an:Air Force Engineering University, 2014. (in Chinese)周留成. 激光冲击复合强化机理及在航空发动机涡轮叶片上的应用研究[D]. 西安:空军工程大学, 2014.
  • [1] 巴一, 韩善果, 杨永强, 郑世达, 师文庆.  激光摆动路径对钢/铝点焊接头组织与性能的影响 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20210799-1-20210799-10. doi: 10.3788/IRLA20210799
    [2] 邱星武.  激光熔覆Fe0.5NiCoCrCuTi高熵合金涂层的微观结构及性能 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 742004-0742004(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0742004
    [3] 严惠, 王霄, 梁绘昕, 田宗军, 谢德巧, 徐国建.  选区顺序对激光直接制造TC4残余应力及变形的影响 . 红外与激光工程, 2019, 48(2): 242002-0242002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0242002
    [4] 张兴权, 纪看看, 王会廷, 戚晓利, 陈彬, 童靳于, 方光武.  激光冲击圆杆曲面诱导的残余应力数值模拟 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 706004-0706004(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0706004
    [5] 余霞, 王家秋, 张彬.  薄膜残余应力和表面杂质对变形镜疲劳寿命的影响 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 916002-0916002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0916002
    [6] 李紫慧, 王续跃.  金属复合板激光弯曲过程中翘曲变形数值模拟 . 红外与激光工程, 2018, 47(5): 506004-0506004(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0506004
    [7] 谢孟芸, 汪诚, 张佩宇, 明继青, 陈辉.  无保护层激光冲击对GH3044涡轮机匣围观组织和性能的影响 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 406005-0406005(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0406005
    [8] 徐洋洋, 周建忠, 谭文胜, 孟宪凯, 盛杰, 黄舒, 孙昀杰.  深冷激光喷丸强化2024-T351铝合金的表面力学性能 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1206002-1206002(8). doi: 10.3788/IRLA201847.1206002
    [9] 杨光, 刘欢欢, 周佳平, 钦兰云, 王维, 任宇航.  激光沉积修复某型飞机垂尾梁研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 206004-0206004(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0206004
    [10] 张佩宇, 汪诚, 谢孟芸, 李玉琴, 安志斌.  激光冲击对K403合金激光熔覆修复微观组织和性能的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 906003-0906003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0906003
    [11] 黄志伟, 张兴权, 章艳, 裴善报, 黄志来, 陈彬.  边界约束条件对薄板激光喷丸诱导残余应力和塑性变形的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 806009-0806009(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0806009
    [12] 鞠恒, 林成新, 张佳琪, 刘志杰.  Fe-Mn-Si形状记忆合金涂层残余应力模拟与测量 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1017009-1017009(10). doi: 10.3788/IRLA201777.1017009
    [13] 杨光, 王文东, 钦兰云, 任宇航, 李长富, 王维.  退火温度及保温时间对激光沉积制造TA15钛合金微观组织和显微硬度的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 806006-0806006(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0806006
    [14] 钦兰云, 庞爽, 杨光, 王超, 王维.  激光沉积修复ZL114A铝合金的显微组织及显微硬度研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 506004-0506004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0506004
    [15] 卞宏友, 雷洋, 李英, 杨光, 钦兰云, 王维, 韩双隆.  感应预热对激光沉积修复TA15钛合金显微组织和残余应力的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 705003-0705003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0705003
    [16] 沈晓骏, 汪诚, 安志斌, 周留成, 赖志林, 王冠.  斜激光冲击对航空发动机风扇轴弯曲疲劳性能的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3548-3553.
    [17] 焦阳, 何卫锋, 孙岭, 周留成, 聂祥樊, 罗思海, 李靖.  激光喷丸与渗铝复合工艺提高K417 合金力学性能研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2274-2279.
    [18] 杨光, 丁林林, 王向明, 王华明, 钦兰云.  扫描路径对激光修复钛合金残余应力与变形的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2926-2932.
    [19] 李靖, 李军, 何卫锋, 李玉琴, 聂祥樊, 何光宇.  TC17 钛合金激光多次冲击强化后组织和力学性能研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2889-2895.
    [20] 王传琦, 刘洪喜, 周荣, 蒋业华, 张晓伟.  机械振动辅助激光重熔Ni基合金TiC复合涂层微观组织研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2651-2657.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  324
  • HTML全文浏览量:  45
  • PDF下载量:  118
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-05-15
  • 修回日期:  2016-06-21
  • 刊出日期:  2017-01-25

无保护层激光冲击对K24镍基合金力学性能的影响

doi: 10.3788/IRLA201746.0106005
    作者简介:

    王学德(1966-),男,副教授,硕士生导师,主要从事表面工程领域方面的研究。Email:wangxuede@163.com

    通讯作者: 罗思海(1990-),男,博士生,主要从事激光冲击强化技术及其应用等方面的研究。Email:luo_hai@126.com
基金项目:

国家973项目(2015CB057400);国家自然科学基金(51405506,51505496)

  • 中图分类号: TG655

摘要: 激光冲击强化是一种有效提高材料疲劳强度的表面处理技术。针对K24镍基高温合金模拟叶片特点,文中提出采用无保护层激光冲击强化进行表面处理。同时采用X射线衍射、显微硬度计表征了不同参数冲击下材料截面残余应力和显微硬度变化规律,并利用高周振动疲劳试验验证其强化效果。结果表明:无保护层激光冲击强化处理后在材料表层形成一定数值的残余压应力,冲击1、3、5次后表面残余应力分别为-428、-595、-675 MPa,影响深度分别约为110、150、160 m;显微硬度冲击一次后提升了29.2%,影响深度约为60 m。采用不等应力冲击后K24镍基合金模拟叶片疲劳强度由原始试件的282 MPa提高到327 MPa,提高了16%。

English Abstract

参考文献 (23)

目录

    /

    返回文章
    返回