激光单次冲击LY2铝合金微观强化机制研究 被引量：34

1

作者 鲁金忠 罗开玉 +4 位作者 冯爱新 钟俊伟 孙桂芳 张磊 钱晓明 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2662-2666,共5页

采用激光冲击强化技术对LY2铝合金表面进行处理,利用扫描电镜和透射电镜对塑性变形层深度方向的不同区域进行结构表征,测量了元素成分的变化,并对激光冲击强化铝合金的微观机理进行深入的研究。结果表明,激光冲击能够在LY2铝合金表面产... 采用激光冲击强化技术对LY2铝合金表面进行处理,利用扫描电镜和透射电镜对塑性变形层深度方向的不同区域进行结构表征,测量了元素成分的变化,并对激光冲击强化铝合金的微观机理进行深入的研究。结果表明,激光冲击能够在LY2铝合金表面产生亚微米级的亚晶结构,深度方向的位错结构从随机分布位错到位错线,再到位错缠结,最后到亚晶进行逐步演变,最终形成细化的晶粒。激光冲击的超高应变率对于粗晶的细化和最小平均晶粒尺寸的大小具有至关重要的作用。 展开更多

关键词 激光技术 激光冲击强化 塑性变形 晶粒细化 超高应变率

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激光冲击中的“应变屏蔽”和“约束击穿” 被引量：12

2

作者 罗新民 马辉 +1 位作者 张静文 张永康 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期11-15,共5页

讨论了约束状态和激光冲击的高压、高能、超快及超高应变率对材料响应之间的2个共性问题。激光冲击时,当被冲击材料本身与表面自由约束层能完全约束受冲击区域表面的宏观形变而不影响强化效应时,称为应变屏蔽,此时被冲击件可视为厚件,... 讨论了约束状态和激光冲击的高压、高能、超快及超高应变率对材料响应之间的2个共性问题。激光冲击时,当被冲击材料本身与表面自由约束层能完全约束受冲击区域表面的宏观形变而不影响强化效应时,称为应变屏蔽,此时被冲击件可视为厚件,材料内部将保留大量的应变微结构;反之,当被冲击材料不能约束冲击能量而产生宏观形变时,称为约束击穿,此时被冲击件可视为薄件,冲击效果以塑性变形为主。最后扼要介绍了这2种现象在材料表面强化和微成形制造领域中的应用。 展开更多

关键词 激光冲击 超高应变率 应变屏蔽 约束击穿 微结构 塑性变形

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激光冲击超高应变率对钛板形变微结构的影响 被引量：9

3

作者 罗新民 苑春智 +2 位作者 任旭东 陈康敏 张永康 《材料热处理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期116-121,共6页

用输出波长为1.054μm、脉冲宽度为20 ns、光斑直径为7 mm的调Q钕玻璃激光,对TA2工业纯钛板料进行了激光冲击,用热场发射扫描电镜观察分析了激光冲击后钛板的微结构及其形貌。结果表明:激光冲击作用于钛板表面的等离子爆轰波能有效地对... 用输出波长为1.054μm、脉冲宽度为20 ns、光斑直径为7 mm的调Q钕玻璃激光,对TA2工业纯钛板料进行了激光冲击,用热场发射扫描电镜观察分析了激光冲击后钛板的微结构及其形貌。结果表明:激光冲击作用于钛板表面的等离子爆轰波能有效地对TA2工业纯钛板料实施形变,激光冲击后板材内部的微观形貌与冲击产生的应变类型有关。在压缩变形部位,微观组织以应变诱发马氏体为主。在拉伸变形部位,以形变孪晶带为主;激光冲击的超高能量和超高应变率可使hcp多晶金属晶体爆发大量薄片孪晶,从而调整晶粒内部的晶体取向,诱发滑移系开动,使形变得以进行。 展开更多

关键词 激光冲击形变 超高应变率 钛合金 塑性变形 微结构

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超高应变率载荷下铜材料层裂特性研究 被引量：7

4

作者 席涛 范伟 +5 位作者 储根柏 税敏 何卫华 赵永强 辛建婷 谷渝秋 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期8-15,共8页

超高应变率载荷下材料层裂特性研究对理解极端条件下材料动态破坏特性具有重要意义.利用双温模型结合分子动力学模拟研究分析了超高应变率载荷下铜材料的层裂特性,发现当应变率在10~9s^(-1)—10^(10)s^(-1)内时,铜材料层裂强度在19 GPa... 超高应变率载荷下材料层裂特性研究对理解极端条件下材料动态破坏特性具有重要意义.利用双温模型结合分子动力学模拟研究分析了超高应变率载荷下铜材料的层裂特性,发现当应变率在10~9s^(-1)—10^(10)s^(-1)内时,铜材料层裂强度在19 GPa附近波动.而当材料发生冲击熔化时,铜的层裂强度下降到14.89 GPa.利用飞秒激光对铜样品靶进行冲击加载,并利用啁啾脉冲频谱干涉技术开展超快诊断,通过单发次实验测量获得了样品靶的自由面粒子速度演化历史,结果未见表征样品层裂的速度回跳和速度周期性振荡信号.结合冲击动力学理论得到样品自由面附近最大加载压强为8.18 GPa,小于超高应变率载荷下铜材料的层裂强度.此外,对回收样品扫描分析发现,铜样品未发生层裂且飞秒激光引起的冲击波对样品表面结构产生了很大影响. 展开更多

关键词 层裂 超高应变率 分子动力学模拟 频谱干涉

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激光冲击诱导的奥氏体不锈钢表层纳晶化 被引量：7

5

作者 罗新民 马辉 +3 位作者 张静文 陈康敏 张永康 罗开玉 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期240-245,共6页

采用输出波长1064 nm、脉冲宽度20 ns、光斑直径5 mm的调Q钕玻璃激光,对AISI-201不锈钢板表层进行激光冲击,用热场发射扫描电镜（TESEM）和透射电镜（TEM）分析了激光冲击后样品表面的微结构演变,分析了激光冲击诱导的纳晶化行为与形成... 采用输出波长1064 nm、脉冲宽度20 ns、光斑直径5 mm的调Q钕玻璃激光,对AISI-201不锈钢板表层进行激光冲击,用热场发射扫描电镜（TESEM）和透射电镜（TEM）分析了激光冲击后样品表面的微结构演变,分析了激光冲击诱导的纳晶化行为与形成机理及其对表面性能的影响。结果表明,在距表面300μm的冲击区范围内,激光冲击在AISI-201奥氏体不锈钢表面形成了直径为20-50 nm的纳米晶,在纳米晶周围观察到非晶组织;表面纳晶层的硬度比基体提高36%。分析认为纳晶化过程是激光冲击超高应变率和超高能量共同作用下的晶粒碎化与晶内缺陷交互作用的结果。 展开更多

关键词 激光技术 纳晶化 激光冲击 奥氏体不锈钢 超高应变率

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激光引起金属靶层裂的实验研究 被引量：4

6

作者 唐志平 李欣增 +5 位作者 周光泉 廖香丽 吴鸿兴 郭大浩 戴宇生 王声波 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 1992年第22期2100-2103,共4页

激光引起金属靶的层裂,目前国外只有少量文献有报道,并主要集中在铝、铜材料。由于脉冲强激光能产生10~7s^(-1)以上的超高应变率,它为在实验室内研究这样极端条件下的材料的断裂行为和机理,提供了几乎唯一的加载手段。本文简要报道我们... 激光引起金属靶的层裂,目前国外只有少量文献有报道,并主要集中在铝、铜材料。由于脉冲强激光能产生10~7s^(-1)以上的超高应变率,它为在实验室内研究这样极端条件下的材料的断裂行为和机理,提供了几乎唯一的加载手段。本文简要报道我们在中国科技大学“华光”10^(10)W钕玻璃激光器上所做的铝和铁靶层裂实验的初步结果。这是我国首次利用强激光装置实现金属层裂的尝试,为强激光破坏效应的研究提供了现实的前景。 展开更多

关键词 层裂 超高应变率 金属靶 激光

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2A02航空铝合金激光冲击诱导的表层纳米化 被引量：5

7

作者 张静文 罗新民 +2 位作者 马辉 陈康敏 张永康 《金属热处理》 CAS CSCD 北大核心 2011年第9期22-26,共5页

采用输出波长为1064 nm、脉冲宽度为20 ns的调Q钕玻璃激光,对2A02航空铝合金板表层进行了激光冲击,用透射电镜及其高分辨像的傅里叶过滤像分析了激光冲击后样品表面的微结构演变,研究了激光冲击诱导的纳晶化行为与形成机理及其对表面性... 采用输出波长为1064 nm、脉冲宽度为20 ns的调Q钕玻璃激光,对2A02航空铝合金板表层进行了激光冲击,用透射电镜及其高分辨像的傅里叶过滤像分析了激光冲击后样品表面的微结构演变,研究了激光冲击诱导的纳晶化行为与形成机理及其对表面性能的影响。结果表明,激光冲击能在2A02航空铝合金板表面形成直径为～100 nm的纳米晶;表面纳晶层的硬度比基体提高54.5%。分析认为2A02铝合金表面纳晶化过程是激光冲击超高应变率和超高能量共同作用下由位错和空位等非平衡缺陷诱导的晶粒分化过程。 展开更多

关键词 铝合金 激光冲击 超高应变率 纳晶化 傅里叶过滤像(IFFT) 高分辨电子显微术(HREM)

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超高应变率力学效应下多晶铜的微观塑性变形分子动力学模拟 被引量：5

8

作者 王志龙 罗开玉 +1 位作者 刘月 鲁金忠 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期106-111,共6页

激光冲击强化利用离子体力学效应在金属表面形成较深的残余压应力层,细化表层晶粒,大幅度提高金属抗疲劳、抗磨损和抗腐蚀等机械性能。目前现有实验手段很难获取超高应变速率下塑性变形过程中微观结构演变的动态过程。本文采用LAMMPS软... 激光冲击强化利用离子体力学效应在金属表面形成较深的残余压应力层,细化表层晶粒,大幅度提高金属抗疲劳、抗磨损和抗腐蚀等机械性能。目前现有实验手段很难获取超高应变速率下塑性变形过程中微观结构演变的动态过程。本文采用LAMMPS软件对在2×107s-1应变率,15 ns的加载时间,300 K温度下的多晶铜塑性变形行为进行分子动力学模拟,获得超高应变速率力学效应下多晶铜塑性变形微观结构的演变过程。超高应变率下力学效应作用下,形变孪晶是中层错能金属亚微米晶粒细化的主要变形方式。 展开更多

关键词 激光技术 超高应变率 力学效应 塑性变形 分子动力学 多晶铜

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超高应变率下金属热力学塑性变形研究进展

9

作者 熊启林 曾昭泉 +1 位作者 安稳 黄西成 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期67-81,共15页

对超高应变率下金属热力学塑性变形行为的研究进展进行了梳理.分别从实验研究、理论模型(本构关系)与数值模拟三个方面,对超高应变率下金属宏观热力学塑性变形行为及其显微结构演化规律的发展进行了概述.通过对现有文献的系统回顾、整... 对超高应变率下金属热力学塑性变形行为的研究进展进行了梳理.分别从实验研究、理论模型(本构关系)与数值模拟三个方面,对超高应变率下金属宏观热力学塑性变形行为及其显微结构演化规律的发展进行了概述.通过对现有文献的系统回顾、整理与比较,总结归纳了相关研究的若干问题,并展望了超高应变率金属动态塑性变形研究的发展方向,为后续超高应变率下金属塑性行为相关研究提供参考. 展开更多

关键词 塑性变形 超高应变率 金属 显微结构演化 实验、理论与模拟

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飞秒激光驱动超高应变率加载下铝材料的层裂特性 被引量：1

10

作者 辛建婷 席涛 +5 位作者 范伟 何卫华 李纲 赵永强 税敏 储根柏 《高压物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期57-63,共7页

层裂损伤是材料动态损伤破坏研究中最重要的问题之一,其损伤特性和机制随加载应变率不同表现出明显的阶段性规律。超高应变率条件下材料层裂损伤特性、规律和机制研究已成为极端条件下材料动态响应研究的重要内容,在工程应用和基础研究... 层裂损伤是材料动态损伤破坏研究中最重要的问题之一,其损伤特性和机制随加载应变率不同表现出明显的阶段性规律。超高应变率条件下材料层裂损伤特性、规律和机制研究已成为极端条件下材料动态响应研究的重要内容,在工程应用和基础研究领域均有重要意义。采用飞秒激光驱动冲击加载技术开展了超高应变率条件下铝材料的层裂损伤实验研究,利用啁啾频域干涉超快诊断方法对铝材料的层裂损伤过程进行了诊断,分析并获得了在10^(9)s^(−1)应变率条件下铝材料的层裂强度约为7 GPa,结合前人的研究数据,解读了铝材料层裂强度随应变率的变化规律。 展开更多

关键词 飞秒激光 超高应变率 铝 层裂

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高速变形材料塑性及JC和MSV断裂准则的表达能力 被引量：1

11

作者 陶恒 苏国胜 《工具技术》 北大核心 2017年第8期16-21,共6页

研究了超高变形速率下材料的塑性(延性)演化规律和断裂行为。通过45钢、Ti-6Al-4V、Al2024-T3和Al2024-T351四种材料高速变形数据,考察了JC断裂准则和MSV断裂准则对于高应变率下材料失效行为的表达能力。研究发现,JC断裂准则中材料的失... 研究了超高变形速率下材料的塑性(延性)演化规律和断裂行为。通过45钢、Ti-6Al-4V、Al2024-T3和Al2024-T351四种材料高速变形数据,考察了JC断裂准则和MSV断裂准则对于高应变率下材料失效行为的表达能力。研究发现,JC断裂准则中材料的失效应变随着应变率的增加单调增大,JC断裂准则能够描述中低应变率范围内(0-10~3/s)材料的断裂情况;对于应变率更高(≥10~4/s)情况下材料的断裂行为,JC断裂准则不能描述。材料的MSV在约10~4/s时突然增大,MSV断裂准则能够描述超高应变率下材料的断裂趋势。 展开更多

关键词 塑性 断裂准则 JC MSV 超高应变率

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工业纯钛板激光冲击形变的特征微结构 被引量：1

12

作者 罗新民 赵广志 +5 位作者 杨坤 陈康敏 张晓柠 张永康 罗开玉 任旭东 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期61-67,共7页

用输出波长为1064nm、脉冲宽度为20ns的调Q钕玻璃激光器对TA2工业纯钛板料进行了激光连续冲击无模弯曲形变试验,用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了激光冲击变形全断面的特征微结构。根据变形区的应力状态,观察到3种主要的特征微结... 用输出波长为1064nm、脉冲宽度为20ns的调Q钕玻璃激光器对TA2工业纯钛板料进行了激光连续冲击无模弯曲形变试验,用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了激光冲击变形全断面的特征微结构。根据变形区的应力状态,观察到3种主要的特征微结构。一是位于压缩应变区域的近纳米级微孪晶栅,认为是由接近同一方向的高密度层错聚集的产物;同时由于新生微结构之间的交互作用而诱发的第三类微观内应力,在基体间形成高密度的位错网络和位错胞。二是同在压缩应变区域,在超高应变率和强大的冲击能量作用下局部切变诱发的α→α′的逆相变。三是在激光冲击超高速形变条件下,受高度约束的HCP晶系材料塑性变形阻力增大,在拉伸变形区域诱发沿解理方向的局部层状集群滑移现象。上述3种现象源于激光冲击形变时材料微观约束条件和形变方式,造成形变区域微结构和硬度的不均匀性,在重复冲击条件下,不利于钛板的均匀变形。 展开更多

关键词 激光技术 激光冲击形变 超高应变率 钛 微孪晶栅 逆相变 集群滑移

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