外文翻译--基于温激光喷丸中动态应变时效和动态析出的AISI4140钢疲劳行为的改进 中文版【优秀】.doc

本科毕业论文文献翻译毕业论文题目：激光喷丸系统运动控制软件编制及喷丸改性实验学生姓名：学号：系别：专业班级：机械设计制造及其自动化基于温激光喷丸中动态应变时效和动态析出的AISI4140钢疲劳行为的改进ChangYea,SergeySuslovb,BongJoongKimb,EricA.Stachb,GaryJ.Cheng,*a摘要：温激光冲击强化处理技术是一种热机械处理，结合激光冲击强化和动态应变时效强化优点的技术。通过动态时效，碳原子滑移位错的钉接，温激光喷丸提高了钢的位错密度和位错排布结构的稳定性。此外,WLSP通过应变诱导析出，产生纳米级碳化物析出。这种析出物由于位错钉接而有稳定的微观结构，这使钢具有更高的位错结构稳定性,提高了结构残余压应力的稳定性。通过本研究,对AISI4140钢进行WLSP实验研究，在研究中对疲劳性能机理改进，发现形成的微结构经过WLSP之后具有更高的错位结构稳定性和残余应力稳定性，提高疲劳性能十分有益。关键字：激光温喷丸；AISI4140钢；动态应变时效；动态析出；碳化物1.引言作为一种先进的表面处理技术，激光喷丸技术(LSP)已成功用于改善金属零件的疲劳性能1。通过在材料表面产生加工硬化层和残余压应力，裂纹的产生和传播在循环载荷下减慢,从而提高疲劳性能。LSP是一种用来改善表面硬度、疲劳性能、耐蚀性和耐磨性的有效方法2。钢被广泛应用于工业中，关于钢的LSP进行了广泛的研究。例如,Nikitin43对AISI304钢在LSP和深滚轧(DR)后，比较了近表面微结构变化和疲劳寿命的提高。Hu5对AISI1045钢LSP后,利用ANSYS软件,进行了实验验证。Chu6比较了哈德菲尔德锰钢在LSP，DR，机械喷丸（SP）三种条件下的微观结构，硬度和残余应力。在Chu的研究中，由于一个高密度-马氏体阶段的形成，LSP导致了一个更高的硬度。然而,表面处理技术(SP,LSP)下残余压应力的产生在循环荷载作用下不稳定87,特别是在高温下不稳定10943。例如,Altenberger11等人对残余压应力和表面纳米晶粒的热稳定性进行了研究，对AISI304不锈钢和Ti64合金采用动态析出和LSP的研究。观察到完整的残余应力在550-600C0释放，由于近表面的微观结构热不稳定性。以这种方式,用LSP改善疲劳寿命,还是有局限性的。动态应变时效(DSA)和DP能提高金属材料的微结构的稳定性。DSA1312中，扩散的C(碳)和N(氮气)原子在150300C0范围内，在位错核周围弥散分布,这对于钢来说是一个重要的强化机理14。在DSA下位错和溶质原子的相互作用导致了重复的位错钉接,从而改善了加工硬化1513。在DSA温度下，溶质原子(碳和氮)滑移到位错核心，在钢中形成Cottrell云16，在塑性变形中产生钉接作用和抑制位错运动。由于连续的塑性变形,新的滑移位错必然产生。这导致位错的增加和一个较高的位错密度和更均匀位错分布。这在钢的实验中得到了利用，例如,Chen17改善了AISI304不锈钢在DSA的温度下塑性变形的疲劳性能。Kerscher等人18，在DSA温度下用TMT改善了SAE5210钢的疲劳性能,并确定了能最大程度提高疲劳寿命的最佳温度(335C0)。Huang等人19在室温和3000C下分别对SA533B3钢进行了疲劳性能的比较，发现在300C0循环荷载作用下具有更好的疲劳性能，这是DSA和碳化物析出共同作用的结果。在热变形下的动态析出也是如此，称为SIP。动态析出不同于静态析出,前者产生了纳米级析出物。动态析出变形产生的位错作为产生动态析出物的形核点。与静态析出比较，动态析出效率提高，在短时间内达到峰值硬度。Tiitto等人，研究了动态析出对合金钢热流行为的影响，结果表明，由于动态析出的高峰钉接强度导致在热变形中流动曲线的高峰。经过研究，DSA可以提高变形产生的位错密度。高密度的位错可以对动态析出提供许多潜在的成核点。因此，通过DSA改善了DP的效率。Liao等人提出了一个形核机理来解释在WLSP下的中密集析出,发现在高应变速率变形下的位错和变形后的高温是最重要的两个因素。通过实验验证了该模型。表面处理技术的性能,包括LSP，DR和SP，改善了DSP和DP的利用率。Matlock15，在室温和260C0(DSA温度)下，比较了AISI4140钢的DR作用。结果表明，DR在DSA温度时大大增加了核心硬度，也形成了一个更加稳定的位错结构,从而疲劳性能得到提高。Harada25对在室温下弹簧钢的机械喷丸和在不同温度(1000C,2000C,3000C和4000C)进行了比较。发现SP在最佳处理温度(200C0)时能提高了近表面残余压应力和硬度，这是因为高温时应力流的减少。此外还发现,由于在处理温度高于2000C时，SP产生的残余压应力减少了。虽然它不是Harada25提到的在200C0(DSA温度制度)下硬度的增加，但也可以部分地归因于DSA，DSA通过Cottrell云使位错间产生钉接作用，得到更大的位错密度，更好的加工硬化。Wick26,Menig和Schulze对AISI4140钢进行温机械喷丸，论证了SP在高温下(3000C左右)提高了残余应力的稳定性和更高的疲劳性能。Wick26教授发现在温静态和动态应变强化后的试样，有着一个较高的表面硬度。此外,DSA在温喷丸强化形成高密度结构和更均匀的位错分布,在循环载荷下具有更高的残余应力稳定性。作为一个先进的表面处理技术LSP也可以利用TMT在DSA温度(1500C-300C0)下处理钢。因此,这有利于研究LSP改善疲劳性能下处理温度的影响。在以前的研究中，我们发现,在AA6061合金通过位错钉接形成一个高密度的，通过动态生成纳米级析出物，温表面激光冲击强化(WLSP)可显著提高残余压应力的稳定性。在这研究中，对AISI4140钢WLSP下疲劳性能的影响进行了研究。2、实验2.1、材料试样是从AISI4140钢板上切取加工的，其化学成分为0.41碳,0.21硅、0.83锰,0.025磷,0.027硫,0.91铬、0.18镆，剩余是Fe(所有wt.%)。试样尺寸是76.2*10*2.38毫米。在LSP前试样经过加热20分钟的8500C奥氏体化，然后用油淬火到250C，然后4500C回火2小时，接着在真空炉中冷却。这个过程导致不锈钢中含有维氏硬度(图4)和回火马氏体组织的微光结构。