本科畢業論文文獻翻譯畢業論文題目：激光噴丸系統運動控制軟件編制及噴丸改性實驗學生姓名：學號：系別：專業班級：機械設計制造及其自動化基于溫激光噴丸中動態應變時效和動態析出的AISI4140鋼疲勞行為的改進ChangYea,SergeySuslovb,BongJoongKimb,EricA.Stachb,GaryJ.Cheng,*a摘要：溫激光沖擊強化處理技術是一種熱機械處理，結合激光沖擊強化和動態應變時效強化優點的技術。通過動態時效，碳原子滑移位錯的釘接，溫激光噴丸提高了鋼的位錯密度和位錯排布結構的穩定性。此外,WLSP通過應變誘導析出，產生納米級碳化物析出。這種析出物由于位錯釘接而有穩定的微觀結構，這使鋼具有更高的位錯結構穩定性,提高了結構殘余壓應力的穩定性。通過本研究,對AISI4140鋼進行WLSP實驗研究，在研究中對疲勞性能機理改進，發現形成的微結構經過WLSP之后具有更高的錯位結構穩定性和殘余應力穩定性，提高疲勞性能十分有益。關鍵字：激光溫噴丸；AISI4140鋼；動態應變時效；動態析出；碳化物1.引言作為一種先進的表面處理技術，激光噴丸技術(LSP)已成功用于改善金屬零件的疲勞性能1。通過在材料表面產生加工硬化層和殘余壓應力，裂紋的產生和傳播在循環載荷下減慢,從而提高疲勞性能。LSP是一種用來改善表面硬度、疲勞性能、耐蝕性和耐磨性的有效方法2。鋼被廣泛應用于工業中，關于鋼的LSP進行了廣泛的研究。例如,Nikitin43對AISI304鋼在LSP和深滾軋(DR)后，比較了近表面微結構變化和疲勞壽命的提高。Hu5對AISI1045鋼LSP后,利用ANSYS軟件,進行了實驗驗證。Chu6比較了哈德菲爾德錳鋼在LSP，DR，機械噴丸（SP）三種條件下的微觀結構，硬度和殘余應力。在Chu的研究中，由于一個高密度-馬氏體階段的形成，LSP導致了一個更高的硬度。然而,表面處理技術(SP,LSP)下殘余壓應力的產生在循環荷載作用下不穩定87,特別是在高溫下不穩定10943。例如,Altenberger11等人對殘余壓應力和表面納米晶粒的熱穩定性進行了研究，對AISI304不銹鋼和Ti64合金采用動態析出和LSP的研究。觀察到完整的殘余應力在550-600C0釋放，由于近表面的微觀結構熱不穩定性。以這種方式,用LSP改善疲勞壽命,還是有局限性的。動態應變時效(DSA)和DP能提高金屬材料的微結構的穩定性。DSA1312中，擴散的C(碳)和N(氮氣)原子在150300C0范圍內，在位錯核周圍彌散分布,這對于鋼來說是一個重要的強化機理14。在DSA下位錯和溶質原子的相互作用導致了重復的位錯釘接,從而改善了加工硬化1513。在DSA溫度下，溶質原子(碳和氮)滑移到位錯核心，在鋼中形成Cottrell云16，在塑性變形中產生釘接作用和抑制位錯運動。由于連續的塑性變形,新的滑移位錯必然產生。這導致位錯的增加和一個較高的位錯密度和更均勻位錯分布。這在鋼的實驗中得到了利用，例如,Chen17改善了AISI304不銹鋼在DSA的溫度下塑性變形的疲勞性能。Kerscher等人18，在DSA溫度下用TMT改善了SAE5210鋼的疲勞性能,并確定了能最大程度提高疲勞壽命的最佳溫度(335C0)。Huang等人19在室溫和3000C下分別對SA533B3鋼進行了疲勞性能的比較，發現在300C0循環荷載作用下具有更好的疲勞性能，這是DSA和碳化物析出共同作用的結果。在熱變形下的動態析出也是如此，稱為SIP。動態析出不同于靜態析出,前者產生了納米級析出物。動態析出變形產生的位錯作為產生動態析出物的形核點。與靜態析出比較，動態析出效率提高，在短時間內達到峰值硬度。Tiitto等人，研究了動態析出對合金鋼熱流行為的影響，結果表明，由于動態析出的高峰釘接強度導致在熱變形中流動曲線的高峰。經過研究，DSA可以提高變形產生的位錯密度。高密度的位錯可以對動態析出提供許多潛在的成核點。因此，通過DSA改善了DP的效率。Liao等人提出了一個形核機理來解釋在WLSP下的中密集析出,發現在高應變速率變形下的位錯和變形后的高溫是最重要的兩個因素。通過實驗驗證了該模型。表面處理技術的性能,包括LSP，DR和SP，改善了DSP和DP的利用率。Matlock15，在室溫和260C0(DSA溫度)下，比較了AISI4140鋼的DR作用。結果表明，DR在DSA溫度時大大增加了核心硬度，也形成了一個更加穩定的位錯結構,從而疲勞性能得到提高。Harada25對在室溫下彈簧鋼的機械噴丸和在不同溫度(1000C,2000C,3000C和4000C)進行了比較。發現SP在最佳處理溫度(200C0)時能提高了近表面殘余壓應力和硬度，這是因為高溫時應力流的減少。此外還發現,由于在處理溫度高于2000C時，SP產生的殘余壓應力減少了。雖然它不是Harada25提到的在200C0(DSA溫度制度)下硬度的增加，但也可以部分地歸因于DSA，DSA通過Cottrell云使位錯間產生釘接作用，得到更大的位錯密度，更好的加工硬化。Wick26,Menig和Schulze對AISI4140鋼進行溫機械噴丸，論證了SP在高溫下(3000C左右)提高了殘余應力的穩定性和更高的疲勞性能。Wick26教授發現在溫靜態和動態應變強化后的試樣，有著一個較高的表面硬度。此外,DSA在溫噴丸強化形成高密度結構和更均勻的位錯分布,在循環載荷下具有更高的殘余應力穩定性。作為一個先進的表面處理技術LSP也可以利用TMT在DSA溫度(1500C-300C0)下處理鋼。因此,這有利于研究LSP改善疲勞性能下處理溫度的影響。在以前的研究中，我們發現,在AA6061合金通過位錯釘接形成一個高密度的，通過動態生成納米級析出物，溫表面激光沖擊強化(WLSP)可顯著提高殘余壓應力的穩定性。在這研究中，對AISI4140鋼WLSP下疲勞性能的影響進行了研究。2、實驗2.1、材料試樣是從AISI4140鋼板上切取加工的，其化學成分為0.41碳,0.21硅、0.83錳,0.025磷,0.027硫,0.91鉻、0.