激光冲击处理3O4不锈钢中涂层对性能的影响.pdf

任旭东等；激光冲击处理304不锈钢中涂层对性能的影响 激光冲击处理304不锈钢中涂层对性能的影响。 任旭东，张永康，张凌峰，周建忠 (江苏大学机械工程学院光子制造科学与技术省重点实验室，江苏镇江212013) 摘要： 选用不同涂层对304不锈钢板材激光冲击 性变形，从而改善金属性能的一项新技术。在激光冲 处理，研究自主研制的硅酸乙脂涂层与几种常用涂层 击处理之前，首先必须在金属待处理表面涂上一层不 对304不锈钢的硬度和表面残余应力的影响。在激光 透光的材料(称为涂层，目前常用的有黑漆及其它黑色 冲击过程中黑漆涂层、铝箔涂层和硅酸乙脂涂层均能 材料)，涂层材料吸收激光能量迅速气化、电离爆炸而 有效提高冲击试样的表面硬度，激光连续冲击后，304 成为高压气体，形成峰值压力达到数GPa的强冲击 不锈钢表面形成0．8mm厚的硬化层，其表面硬度迭到波。国内外很多学者对钛合金和铝合金等材料的激光 240HV；激光脉冲功率从2．8GW／cm2提高到3．冲击变形和机械性能变化进行了大量研究[1叫]，与冷 6GW／cm2，黑漆涂层、铝箔涂层和硅酸乙脂涂层的试 冲压、机械喷丸等加工方式相比，激光冲击处理能自由 样表面硬度分别提高了34％、43％、65％，其表面残余控制激光束的参数，不损坏试样表面，具有高效、灵活、 应力也逐渐增大。 绝热、非接触等特点[6~。]。本文利用高功率密度、短脉 关键词： 激光冲击；涂层；304不锈钢；表面硬度；残 冲激光束冲击304不锈钢，激光束产生的高强度冲击 余应力 波在不锈钢表面形成的残余应力，从而改瞢了不锈钢 中图分类号：TN249；TGl56文献标识码：A 的表面硬度。 文章编号：1001-9731(2006)增千q一0593—03 2激光冲击实验 1 引 言 实验选用标准奥氏体类304不锈钢板材，其化学 激光冲击处理技术是利用高功率密度、短脉冲激 成分和原始材料力学性能如表1所示。 光对金属材料进行辐射冲击，使金属材料表层发生塑 衰1 304不锈钢化学成分和机械性能 Table1 Chemical andmechanical oftheSUS304 component properties 实验在江苏大学强激光实验室的重复率高功率钕玻璃 激光系统上进行，激光输出波长为1．054pm。激光脉宽350mm二根钕玻璃棒串联)。选用3组不同的涂层材 为22ns，以08ram×200mm的磷酸盐钕玻璃棒作振 料，比较在不同冲击功率下304不锈钢激光冲击处理 荡级激光棒，一级磷酸盐钕玻璃激光预放大级 效果，激光工艺参数如表2所示。 (q)14mmX 350ram)，4级磷酸盐钕玻璃激光主放大级 衷2激光冲击工艺参数 Table2 LSP techniqueparameter 3 涂层对不锈钢力学性能的影响 型X射线应力分析仪对304试样进行残余应力测定， 为了提高测量精度采用侧倾固定．II法测量残余应力。 采用硬度试验及常规应力试验，测定不同涂层处 理工艺条件下304不锈钢板材的力学性能。激光冲击 各种涂层处理条件下冲击试样的维氏硬度HV．加戴 实验后采用河北爱斯特应力技术有限公司的X一350A负荷为2009，保持时间15s。在不锈钢激光冲击过程 ·基金项目：国家863计划资助项目(2002AA336030)l冒家自然科学基金资助项目．