本書對金屬材料新型表面強化技術-雷射衝擊強化進行了深入、系統的討論，內容取材於作者的最新研究成果。在理論研究方面，主要包括雷射誘導電漿衝擊波及其特性、衝擊波在材料中的傳播、材料超高應變率動態回響、提高材料抗疲勞性能的機理等，詳細介紹了作者提出的雷射電漿衝擊波表面納米化機制；在套用技術研究方面，主要包括雷射衝擊強化設備研製、套用工藝、強化質量保證和設計方法，以及在航空領域的套用情況等。
基本介紹
- 書名：雷射衝擊強化理論與技術
- 出版社：科學出版社
- 頁數：362頁
- 開本：5
- 作者：李應紅 等
- 出版日期：2013年3月1日
- 語種：簡體中文
- 品牌：科學出版社
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《雷射衝擊強化理論與技術》編輯推薦：雷射衝擊強化技術是一種使用千兆瓦級納秒脈衝雷射輻照金屬表面，產生高壓電漿衝擊波，對金屬表面進行改性，使其產生殘餘壓應力、高密度位錯和表面納米化的新技術。該技術具有強化效果佳、可控性強、適應性好等優點，可成功用於提高部件的疲勞強度、消除焊接殘餘拉應力等方面。《雷射衝擊強化理論與技術》系統了介紹雷射衝擊強化理論和技術，主要內容包括：雷射誘導電漿衝擊波原理及在介質中傳播的特性，衝擊波作用下材料表層殘餘應力場和表面納米化及其提高疲勞性能的規律和機理，雷射衝擊強化套用技術和規範等。
《雷射衝擊強化理論與技術》可供雷射衝擊強化技術研究和套用、機械強度、機械製造、表面工程等領域工作者閱讀、參考，對雷射等離子衝擊波和材料科學等相關專業的研究人員有參考價值。
《雷射衝擊強化理論與技術》可供雷射衝擊強化技術研究和套用、機械強度、機械製造、表面工程等領域工作者閱讀、參考，對雷射等離子衝擊波和材料科學等相關專業的研究人員有參考價值。
圖書目錄
序
前言
第1章概述
1.1金屬部件疲勞斷裂與表面強化方法
1.1.1疲勞的危害
1.1.2疲勞破壞的過程和抗疲勞製造
1.1.3表面強化方法
1.2雷射衝擊強化基本原理與特點
1.2.1雷射衝擊強化基本原理
1.2.2雷射衝擊強化技術優勢
1.3雷射衝擊強化理論和技術發展歷程
1.3.1國外研究發展概況
1.3.2美國套用發展概況
1.3.3我國的發展概況
1.4雷射衝擊強化中的科學問題
1.4.1高壓衝擊波作用下材料的動態回響
1.4.2高能雷射與材料的相互作用
1.4.3材料雷射衝擊強化中的多尺度力學問題
1.5雷射衝擊強化中的技術問題
1.5.1成套設備與綜合控制技術
1.5.2強化過程線上監控與質量保證
1.5.3特殊部位強化關鍵技術問題
1.6本書的主要內容
參考文獻
第2章雷射誘導電漿衝擊波原理與特性
2.1雷射與物質的相互作用基本原理
2.1.1雷射輻照效應
2.1.2材料對雷射的吸收
2.2雷射電漿基本原理與特性
2.2.1電漿概念
2.2.2雷射電漿產生的時間尺度
2.2.3雷射輻照形成電漿的過程
2.2.4雷射在電漿中的吸收
2.2.5雷射電漿禁止效應
2.2.6雷射電漿的診斷
2.3雷射誘導電漿衝擊波的模型與仿真
2.3.1雷射維持的燃燒波和爆轟波
2.3.2爆轟波的C—J起爆模型及初始參數計算
2.3.3一維電漿爆轟波模型研究概況
2.3.4約束條件下爆轟波二維輻射膨脹模型
2.3.5基於Fluent的模型仿真與分析
2.4雷射誘導電漿衝擊波壓力測試
2.4.1衝擊波特性測試的方法
2.4.2水約束層對衝擊波壓力的影響
2.4.3功率密度及波長對衝擊波壓力的影響
2.4.4吸收保護層對衝擊波壓力的影響
參考文獻
第3章雷射電漿衝擊波在金屬材料和空氣中的傳播
3.1衝擊波作用下固體的基本方程式
3.1.1守恆方程
3.1.2固體材料的物態方程
3.2金屬材料中的衝擊波及其對材料作用過程
3.2.1衝擊壓縮條件下材料的強度特性
3.2.2雷射衝擊作用下材料的應變率
3.2.3彈性波和塑性波
3.2.4衝擊波對金屬材料的作用過程
3.3金屬材料中衝擊波的反射與衰減
3.3.1金屬材料中衝擊波的反射
3.3.2金屬材料中衝擊波的衰減
3.4雷射電漿聲波在空氣中的傳播
3.4.1理想氣體中衝擊波基本關係
3.4.2雷射電漿聲波的產生與發展
3.4.3雷射電漿聲波特徵測試與分析
參考文獻
第4章雷射衝擊金屬材料應力應變場數值仿真
4.1引言
4.2數值仿真基本方法
4.3高應變率條件下材料的動態本構模型
4.3.1常用動態本構模型
4.3.2材料動態本構模型修正
4.3.3模型參數獲取方法
4.4板材雷射衝擊仿真與分析
4.4.1衝擊波傳播規律
4.4.2殘餘應力場的形成機制及分布特點
4.4.3不同衝擊參數下雷射衝擊強化仿真
4.4.4雷射衝擊殘餘應力洞形成機制與分布特點
4.5構件雷射衝擊仿真分析和設計流程
4.5.1模擬葉片雷射衝擊強化仿真分析
4.5.2鈦合金葉片的數值仿真分析
4.5.3基於數值仿真的雷射衝擊強化設計
參考文獻
第5章雷射衝擊金屬材料的殘餘應力測試與分析
5.1金屬材料殘餘應力的測試方法
5.1.1 X射線衍射法
5.1.2結合光柵應變花的盲孔法
5.2雷射衝擊金屬材料的殘餘應力場特徵
5.3強化參數對殘餘應力場的影響
5.3.1雷射功率密度對殘餘應力場的影響
5.3.2光斑大小對殘餘應力場的影響
5.3.3脈寬對殘餘應力場的影響
5.3.4強化次數對殘餘應力場的影響
5.3.5約束層、吸收保護層對殘餘應力場的影響
5.3.6光斑搭接率對殘餘應力場的影響
5.3.7雷射斜衝擊角度對殘餘應力場的影響
5.3.8雙面對衝下殘餘應力場分布情況
5.4雷射衝擊強化殘餘應力均勻性分析
5.4.1光斑形狀與強化均勻性
5.4.2光斑布置方式和強化均勻性
5.5雷射衝擊強化後金屬材料殘餘應力熱鬆弛
5.5.1馬氏體不鏽鋼雷射衝擊強化殘餘應力熱鬆弛
5.5.2鎳基高溫合金雷射衝擊強化殘餘應力熱鬆弛
參考文獻
第6章雷射電漿衝擊波表面納米化
6.1引言
6.2 雷射等離子衝擊波表面納米化微觀組織特徵
6.2.1雷射衝擊鈦合金表面納米化
6.2.2雷射衝擊鎳基高溫合表面納米化
6.2.3雷射衝擊馬氏體不鏽鋼表面納米化
6.2.4304不鏽鋼表面納米化
6.3雷射誘導電漿衝擊波表面納米化機制
6.3.1位錯的形成
6.3.2納米晶的形成
6.3.3雷射等離子衝擊波表面納米化參數範圍
6.4雷射等離子衝擊波表面納米晶熱穩定性
6.4.1鈦合金表面納米晶熱穩定性
6.4.2鎳基高溫合金表面納米晶熱穩定性
6.4.3雷射衝擊表面納米晶的熱穩定性機理
參考文獻
第7章雷射衝擊提高金屬材料疲勞性能的作用及機制
7.1雷射衝擊金屬材料表層硬化
7.1.1鈦合金表面硬化
7.1.2鎳基合金表層硬化
7.1.3不鏽鋼表層硬化
7.2雷射衝擊提高金屬材料疲勞性能的試驗結果
7.2.1振動疲勞試驗考核方法
7.2.2雷射衝擊提高鈦合金疲勞性能
7.2.3雷射衝擊提高鎳基合金疲勞性能
7.2.4雷射衝擊提高不鏽鋼疲勞性能
7.2.5雷射衝擊提高鋁合金疲勞性能
7.2.6雷射衝擊強化提高鈦合金葉片抗外物打傷性能
7.3表面納米化和殘餘壓應力的複合強化機制
7.3.1表面納米化提高疲勞強度機制
7.3.2殘餘壓應力提高疲勞強度機制
參考文獻
……
第8章雷射衝擊強化套用技術
第9章雷射衝擊強化成套設備技術
前言
第1章概述
1.1金屬部件疲勞斷裂與表面強化方法
1.1.1疲勞的危害
1.1.2疲勞破壞的過程和抗疲勞製造
1.1.3表面強化方法
1.2雷射衝擊強化基本原理與特點
1.2.1雷射衝擊強化基本原理
1.2.2雷射衝擊強化技術優勢
1.3雷射衝擊強化理論和技術發展歷程
1.3.1國外研究發展概況
1.3.2美國套用發展概況
1.3.3我國的發展概況
1.4雷射衝擊強化中的科學問題
1.4.1高壓衝擊波作用下材料的動態回響
1.4.2高能雷射與材料的相互作用
1.4.3材料雷射衝擊強化中的多尺度力學問題
1.5雷射衝擊強化中的技術問題
1.5.1成套設備與綜合控制技術
1.5.2強化過程線上監控與質量保證
1.5.3特殊部位強化關鍵技術問題
1.6本書的主要內容
參考文獻
第2章雷射誘導電漿衝擊波原理與特性
2.1雷射與物質的相互作用基本原理
2.1.1雷射輻照效應
2.1.2材料對雷射的吸收
2.2雷射電漿基本原理與特性
2.2.1電漿概念
2.2.2雷射電漿產生的時間尺度
2.2.3雷射輻照形成電漿的過程
2.2.4雷射在電漿中的吸收
2.2.5雷射電漿禁止效應
2.2.6雷射電漿的診斷
2.3雷射誘導電漿衝擊波的模型與仿真
2.3.1雷射維持的燃燒波和爆轟波
2.3.2爆轟波的C—J起爆模型及初始參數計算
2.3.3一維電漿爆轟波模型研究概況
2.3.4約束條件下爆轟波二維輻射膨脹模型
2.3.5基於Fluent的模型仿真與分析
2.4雷射誘導電漿衝擊波壓力測試
2.4.1衝擊波特性測試的方法
2.4.2水約束層對衝擊波壓力的影響
2.4.3功率密度及波長對衝擊波壓力的影響
2.4.4吸收保護層對衝擊波壓力的影響
參考文獻
第3章雷射電漿衝擊波在金屬材料和空氣中的傳播
3.1衝擊波作用下固體的基本方程式
3.1.1守恆方程
3.1.2固體材料的物態方程
3.2金屬材料中的衝擊波及其對材料作用過程
3.2.1衝擊壓縮條件下材料的強度特性
3.2.2雷射衝擊作用下材料的應變率
3.2.3彈性波和塑性波
3.2.4衝擊波對金屬材料的作用過程
3.3金屬材料中衝擊波的反射與衰減
3.3.1金屬材料中衝擊波的反射
3.3.2金屬材料中衝擊波的衰減
3.4雷射電漿聲波在空氣中的傳播
3.4.1理想氣體中衝擊波基本關係
3.4.2雷射電漿聲波的產生與發展
3.4.3雷射電漿聲波特徵測試與分析
參考文獻
第4章雷射衝擊金屬材料應力應變場數值仿真
4.1引言
4.2數值仿真基本方法
4.3高應變率條件下材料的動態本構模型
4.3.1常用動態本構模型
4.3.2材料動態本構模型修正
4.3.3模型參數獲取方法
4.4板材雷射衝擊仿真與分析
4.4.1衝擊波傳播規律
4.4.2殘餘應力場的形成機制及分布特點
4.4.3不同衝擊參數下雷射衝擊強化仿真
4.4.4雷射衝擊殘餘應力洞形成機制與分布特點
4.5構件雷射衝擊仿真分析和設計流程
4.5.1模擬葉片雷射衝擊強化仿真分析
4.5.2鈦合金葉片的數值仿真分析
4.5.3基於數值仿真的雷射衝擊強化設計
參考文獻
第5章雷射衝擊金屬材料的殘餘應力測試與分析
5.1金屬材料殘餘應力的測試方法
5.1.1 X射線衍射法
5.1.2結合光柵應變花的盲孔法
5.2雷射衝擊金屬材料的殘餘應力場特徵
5.3強化參數對殘餘應力場的影響
5.3.1雷射功率密度對殘餘應力場的影響
5.3.2光斑大小對殘餘應力場的影響
5.3.3脈寬對殘餘應力場的影響
5.3.4強化次數對殘餘應力場的影響
5.3.5約束層、吸收保護層對殘餘應力場的影響
5.3.6光斑搭接率對殘餘應力場的影響
5.3.7雷射斜衝擊角度對殘餘應力場的影響
5.3.8雙面對衝下殘餘應力場分布情況
5.4雷射衝擊強化殘餘應力均勻性分析
5.4.1光斑形狀與強化均勻性
5.4.2光斑布置方式和強化均勻性
5.5雷射衝擊強化後金屬材料殘餘應力熱鬆弛
5.5.1馬氏體不鏽鋼雷射衝擊強化殘餘應力熱鬆弛
5.5.2鎳基高溫合金雷射衝擊強化殘餘應力熱鬆弛
參考文獻
第6章雷射電漿衝擊波表面納米化
6.1引言
6.2 雷射等離子衝擊波表面納米化微觀組織特徵
6.2.1雷射衝擊鈦合金表面納米化
6.2.2雷射衝擊鎳基高溫合表面納米化
6.2.3雷射衝擊馬氏體不鏽鋼表面納米化
6.2.4304不鏽鋼表面納米化
6.3雷射誘導電漿衝擊波表面納米化機制
6.3.1位錯的形成
6.3.2納米晶的形成
6.3.3雷射等離子衝擊波表面納米化參數範圍
6.4雷射等離子衝擊波表面納米晶熱穩定性
6.4.1鈦合金表面納米晶熱穩定性
6.4.2鎳基高溫合金表面納米晶熱穩定性
6.4.3雷射衝擊表面納米晶的熱穩定性機理
參考文獻
第7章雷射衝擊提高金屬材料疲勞性能的作用及機制
7.1雷射衝擊金屬材料表層硬化
7.1.1鈦合金表面硬化
7.1.2鎳基合金表層硬化
7.1.3不鏽鋼表層硬化
7.2雷射衝擊提高金屬材料疲勞性能的試驗結果
7.2.1振動疲勞試驗考核方法
7.2.2雷射衝擊提高鈦合金疲勞性能
7.2.3雷射衝擊提高鎳基合金疲勞性能
7.2.4雷射衝擊提高不鏽鋼疲勞性能
7.2.5雷射衝擊提高鋁合金疲勞性能
7.2.6雷射衝擊強化提高鈦合金葉片抗外物打傷性能
7.3表面納米化和殘餘壓應力的複合強化機制
7.3.1表面納米化提高疲勞強度機制
7.3.2殘餘壓應力提高疲勞強度機制
參考文獻
……
第8章雷射衝擊強化套用技術
第9章雷射衝擊強化成套設備技術
