外文翻譯--基于溫激光噴丸中動態(tài)應變時效和動態(tài)析出的AISI4140鋼疲勞行為的改進 中文版【優(yōu)秀】.doc

本科畢業(yè)論文文獻翻譯畢業(yè)論文題目：激光噴丸系統(tǒng)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(yè)班級：機械設(shè)計制造及其自動化基于溫激光噴丸中動態(tài)應變時效和動態(tài)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(shù)是一種熱機械處理，結(jié)合激光沖擊強化和動態(tài)應變時效強化優(yōu)點的技術(shù)。通過動態(tài)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外,WLSP通過應變誘導析出，產(chǎn)生納米級碳化物析出。這種析出物由于位錯釘接而有穩(wěn)定的微觀結(jié)構(gòu)，這使鋼具有更高的位錯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,提高了結(jié)構(gòu)殘余壓應力的穩(wěn)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(fā)現(xiàn)形成的微結(jié)構(gòu)經(jīng)過WLSP之后具有更高的錯位結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和殘余應力穩(wěn)定性，提高疲勞性能十分有益。關(guān)鍵字：激光溫噴丸；AISI4140鋼；動態(tài)應變時效；動態(tài)析出；碳化物1.引言作為一種先進的表面處理技術(shù)，激光噴丸技術(shù)(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(chǎn)生加工硬化層和殘余壓應力，裂紋的產(chǎn)生和傳播在循環(huán)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(yè)中，關(guān)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(shù)(SP,LSP)下殘余壓應力的產(chǎn)生在循環(huán)荷載作用下不穩(wěn)定87,特別是在高溫下不穩(wěn)定10943。例如,Altenberger11等人對殘余壓應力和表面納米晶粒的熱穩(wěn)定性進行了研究，對AISI304不銹鋼和Ti64合金采用動態(tài)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(jié)構(gòu)熱不穩(wěn)定性。以這種方式,用LSP改善疲勞壽命,還是有局限性的。動態(tài)應變時效(DSA)和DP能提高金屬材料的微結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。DSA1312中，擴散的C(碳)和N(氮氣)原子在150300C0范圍內(nèi)，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(zhì)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(zhì)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(chǎn)生釘接作用和抑制位錯運動。由于連續(xù)的塑性變形,新的滑移位錯必然產(chǎn)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(fā)現(xiàn)在300C0循環(huán)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(jié)果。在熱變形下的動態(tài)析出也是如此，稱為SIP。動態(tài)析出不同于靜態(tài)析出,前者產(chǎn)生了納米級析出物。動態(tài)析出變形產(chǎn)生的位錯作為產(chǎn)生動態(tài)析出物的形核點。與靜態(tài)析出比較，動態(tài)析出效率提高，在短時間內(nèi)達到峰值硬度。Tiitto等人，研究了動態(tài)析出對合金鋼熱流行為的影響，結(jié)果表明，由于動態(tài)析出的高峰釘接強度導致在熱變形中流動曲線的高峰。經(jīng)過研究，DSA可以提高變形產(chǎn)生的位錯密度。高密度的位錯可以對動態(tài)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(fā)現(xiàn)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(shù)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(jié)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(wěn)定的位錯結(jié)構(gòu),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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn),由于在處理溫度高于2000C時，SP產(chǎn)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(chǎn)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(wěn)定性和更高的疲勞性能。Wick26教授發(fā)現(xiàn)在溫靜態(tài)和動態(tài)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(jié)構(gòu)和更均勻的位錯分布,在循環(huán)載荷下具有更高的殘余應力穩(wěn)定性。作為一個先進的表面處理技術(shù)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(fā)現(xiàn),在AA6061合金通過位錯釘接形成一個高密度的，通過動態(tài)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(wěn)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.