雷射熔覆再製造產品熱損傷耦合的壽命評估理論研究

《雷射熔覆再製造產品熱損傷耦合的壽命評估理論研究》是依託南京航空航天大學，由田威擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：雷射熔覆再製造產品熱損傷耦合的壽命評估理論研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：田威
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

再製造產品的壽命與廢舊毛坯服役歷史、損傷程度、再製造工藝條件等因素密切相關，雷射熔覆是再製造工程的重要工藝之一，準確預測雷射熔覆再製造產品壽命對大力推廣循環經濟的國家發展戰略具有重要的理論和套用意義。本項目將根據廢舊產品服役條件和失效程度，通過疲勞損傷和再製造相對加工係數定量預測毛坯的剩餘壽命；以熱影響區為研究重點，建立雷射熔覆工藝與熱損傷的關係，並套用磁記憶機理識別熱損傷程度，實現熱損傷的定量描述；通過仿真方法和試驗驗證手段，揭示熱損傷與疲勞損傷綜合作用對再製造產品疲勞壽命的影響機理；採用相變原理、雷射輻照熱力學理論、疲勞強度理論以及斷裂力學理論，建立以雷射熔覆工藝條件、毛坯疲勞損傷和再製造相對加工係數等為輸入的雷射熔覆再製造產品疲勞壽命評估模型。本項目的研究成果將為我國再製造工程理論體系的完善提供有益補充，並促進再製造工程在我國產業化推廣，具有顯著的科學意義和工程套用價值。

結題摘要

準確評估雷射熔覆再製造產品的過程熱損傷及疲勞壽命對大力推廣循環經濟的國家發展戰略具有重要的理論和套用意義。本項目對雷射熔覆產品的熱損傷及其耦合的疲勞特性進行了研究並取得了一定成果，具體包括雷射熔覆工藝的基礎研究、熱損傷的評估模型及檢測方法研究以及疲勞壽命預測模型的研究。通過工藝研究主要建立了工藝參數與熔覆層幾何特徵的相關模型，並套用其對熔覆層幾何形態進行控制，進而實現了雷射熔覆再製造快速工藝規劃。對於熱損傷的評價方法，主要通過對單道雷射熔覆的微觀組織、硬度特徵以及應力特徵等的研究，在試驗和仿真綜合分析的基礎上提出了熱損傷的定量評估模型。根據該模型，熔覆熱損傷水平可用一個介於0~1之間的標量參量表示，其影響因子主要包括材料微觀連續性損傷、顯微硬度損傷以及殘餘應力損傷。並且通過試驗研究表明，使用金屬磁記憶技術對熱損傷進行檢測具有一定的可行性。關於再製造產品的疲勞特性的研究，主要結合疲勞拉伸試驗並利用相變原理、雷射輻照熱力學理論、疲勞強度理論以及斷裂力學理論，建立了以熔覆工藝條件、再製造熱損傷等為輸入的雷射熔覆再製造產品疲勞壽命評估模型。並且通過不同熱損傷條件下試件的疲勞試驗結果，得出了雷射熔覆熱損傷與熔覆試件疲勞特性的關聯性以及相互間的影響規律。本項目研究的理論成果主要包括熱損傷綜合評估模型的提出以及損傷耦合疲勞壽命模型的建立。此外，通過該項目的實施培養了6名碩博士研究生，在國內外期刊上發表了9篇學術論文，其中SCI收錄論文4篇（其中最高兩篇期刊影響因子分別為2.409和2.199，均為JCR分區Q1區），培養江蘇省優秀碩士畢業論文1篇。