一、Residual stress profiling of an aluminum alloy by laser ultrasonics（论文文献综述）
杨帆[1]（2021）在《A-UIT处理对7075铝合金激光焊接头残余应力及疲劳性能的影响》文中研究表明7075铝合金具有密度低、耐腐蚀性好、韧性好、比强度高等优点,被广泛应用于航空、船舶等领域。由于7075铝合金同时还具有熔点低、热导率高、热膨胀系数大等特点,在焊接过程中会产生较大变形和残余应力,对构件的疲劳寿命和承载稳定性等方面产生较大影响。加之构件服役环境复杂严苛,构件发生疲劳断裂的风险较大,因此对焊缝及其热影响区采取适当的处理以减小焊后残余应力的影响,借以提高构件的疲劳性能具有十分重要的意义,为此本课题组提出了时效+超声冲击复合处理（A-UIT）的方法。本文采用ABAQUS建立7075铝合金激光焊的热力学模型;随后利用数值传递法,建立了激光焊与超声冲击处理耦合模型;在此基础上引入时效处理的热力学模型,建立焊后A-UIT处理模型,分析了不同处理下焊后残余应力的分布情况及特点,旨在研究不同处理对7075铝合金焊后残余应力的影响。在此基础上对焊态试样、时效态试样、超声冲击态试样和A-UIT态试样进行疲劳试验,研究不同处理工艺对试样疲劳性能的影响。研究结果表明,超声冲击处理可以有效改变接头的残余应力分布,在试样表面引入残余压应力。超声冲击处理参数中,冲击振幅、冲击频率、冲击时静压力对残余应力影响相对较小;冲击针直径大小对焊后残余应力及超声冲击处理范围都会产生一定影响;冲击针移动速度、冲击方式、冲击时间对焊后残余应力的影响较大。时效温度和时效时间都会对A-UIT处理对残余应力的作用效果产生影响。对此进行研究,得到了较优A-UIT处理工艺:在时效处理部分,时效温度应控制在140℃以内,时效时间选择24 h;在超声冲击处理部分,选择直径3 mm的冲击针、20 k Hz的超声频率、40μm的振幅,采用往复多次的冲击方法,以0.08 m/s的速度以自重情况下进行超声冲击处理,在残余应力方面,可以得到较好的A-UIT处理效果。通过拉伸试验可知,超声冲击处理对试样的抗拉强度影响较小,而时效处理及A-UIT处理后试样的抗拉强度出现显着提升,提升率超过50%。通过疲劳试验可知,焊态试样的疲劳强度为47.48 MPa;时效态试样的疲劳强度仅为31.52 MPa;而超声冲击态试样的疲劳强度为68.37 MPa;A-UIT态试样的疲劳强度为55.15 MPa,提升幅度小于超声冲击态试样。A-UIT处理能够保持时效处理后较好抗拉性能的基础上,一定程度的提升试样的疲劳强度,兼具时效处理和超声冲击处理的特点。
于明润[2]（2020）在《铝/钛搭接超声辅助搅拌摩擦焊接头组织演变及强化机理研究》文中指出铝合金和钛合金具有低密度、高比强度和良好的耐蚀性等优势,在机械制造行业中作为轻量化的主要金属材料而广泛使用。在对自重较为敏感的机械产品中,例如航空航天飞行器和跑车等运输载具,铝合金和钛合金的使用比例与日俱增。在实际生产中,为了同时满足结构件优秀的服役性能以及控制生产成本等要求,铝/钛复合结构件作为优选方案在航空航天、轨道交通、汽车行业和船舶工业中有着广阔的前景。然而,铝/钛异种金属之间存在着巨大的物理和化学性能的差异使得传统焊接方法难以实现二者的理想连接。针对这一问题,本研究针使用搅拌摩擦焊接的方法实现了铝合金和钛合金的可靠连接,并搭建了超声辅助搅拌摩擦焊接系统,对铝/钛搅拌摩擦焊接进行了进一步优化。针对钛合金高温屈服强度高等物理特性,选用W-25Re合金作为搅拌摩擦焊具的制作材料,合理设计了搅拌摩擦焊具的搅拌针长度。通过理论分析与工艺试验验证,确定了3 mm铝板搭接钛合金时最优针长为3.1 mm,避免了表面犁沟、隧道缺陷和界面虚焊等焊接缺陷,成功实现了铝/钛搅拌摩擦搭接接头的良好连接,为后续深入研究铝/钛搅拌摩擦连接机理奠定了基础。深入研究了铝/钛搅拌摩擦搭接焊接过程、微观组织和力学性能,阐明了焊接工艺与焊具尺寸对铝/钛搭接过程及接头微观组织和力学性能的影响规律。研究结果表明,焊接工艺直接影响了焊接过程中焊具与金属之间的摩擦并进一步影响焊接产热、组织演变和接头性能。随着焊具转速的增加或焊速的降低,焊接过程中主轴扭矩降低、焊接温度升高,从而使得接头晶粒组织长大、界面反应产物增多。而且当界面温度较高时接头界面附近会有钛合金在焊接过程中被焊具挤出形成钩状结构。由于铝合金和钛合金的熔点差异较大,因此在形成钩状结构的过程中易伴随有焊缝内部缺陷形成。此外,由于钛合金高温力学性能较高,该过程也加剧了焊具的磨损。因此,在1000 rpm、100 mm/min条件下可以获得良好的接头组织、适量的界面产物,从而获得最优的接头拉剪性能。采用在搅拌摩擦焊接过程中施加超声的方法,进一步优化了铝/钛搅拌摩擦搭接工艺,避免了焊具与钛合金之间的直接机械作用,从而极大减少了焊具磨损。同时通过优化工艺参数,研究了超声振幅和压力对接头组织性能的影响,在振幅10μm、压强0.3 MPa条件下获得了最佳的接头微观组织与力学性能。研究结果表明,铝/钛超声辅助搅拌摩擦搭接过程中未生成钩状结构,接头组织更加均匀可预测,界面虚焊得以弥合、界面结构得以优化。在不同超声工艺条件下,接头晶粒组织随着超声功率的增大而略有增大。焊接过程中的材料流动性得以改善,焊缝表现形成连续但尺寸较小的飞边,由于材料流失焊缝铝合金组织中有少量微孔形成。因此在拉剪过程中,裂纹扩展路径逐渐从界面扩展转变为铝合金中扩展。对铝/钛搅拌摩擦焊接过程中的界面反应过程进行了热力学和动力学分析,并采用材料计算软件计算了位错对反应过程的影响,提出了界面反应机制及化合物生成次序。研究结果表明,在铝/钛搅拌摩擦焊接过程中Al/Ti界面处首先形成Ti Al3亚层;当有着过量的焊接热输入时,在Tl Al3/Ti界面处会随之形生成Ti Al亚层,即形成Al/Ti Al3/Ti Al/Ti的叠层结构。通过计算可知,在铝/钛搅拌摩擦过程中,铝/钛界面受元素扩散控制,而位错的存在可以诱发管道扩散,继而显着降低元素的扩散激活能和反应激活能。由于搅拌摩擦过程引入了大量位错,因此搅拌摩擦焊接过程中界面反应速率得以显着提高。
付典颐[3]（2020）在《铝合金超声搅拌摩擦焊温度及残余应力分析》文中提出铝合金具有密度小,比强度高的优点,是轨道列车关键零部件的重要材料。这些零部件之间主要是通过焊接的方式进行连接,其中超声搅拌摩擦焊因具有焊接温度低,接头强度高的优点受到广泛应用。在焊接过程中,焊接温度和焊后残余应力是影响焊缝质量的重要因素。所以本文考虑搅拌摩擦和超声振动能量的综合作用建立超声搅拌摩擦焊数值模型,对温度和残余应力进行分析,并通过试验对建立的模型进行验证,并利用该模型分析各参数对温度和残余应力的影响。本文的主要研究工作和结果如下:（1）考虑超声振动对轴肩下压力、材料本构模型和摩擦系数的影响,分别基于经典库伦接触理论和古典摩擦理论建立超声搅拌摩擦焊的热机耦合模型和顺序耦合模型。分别利用热机耦合法和顺序耦合法对7075铝合金板材进行有限元模拟,超声搅拌摩擦焊温度场,得到焊接过程中高温区域位于搅拌头下方,呈环状向四周扩散,峰值温度位于搅拌头下方前进侧区域。通过试验测量焊接过程中工件表面温度验证模型的准确性,模拟结果与试验结果基本吻合,误差在0.6%左右。（2）利用顺序耦合法对7075铝合金板材进行有限元模拟,将温度结果作为热载荷加载在残余应力模型中对焊后残余应力进行仿真模拟。结果为焊后残余应力以纵向应力为主,残余应力峰值位于焊缝热影响区的边缘部分。残余应力在焊缝区域呈拉应力,远离焊缝位置呈现压应力。（3）利用建立的热机耦合模型分析搅拌头参数对焊接温度的影响,利用顺序耦合模型分析焊接参数和超声参数对焊接温度的影响。在其他参数一定的时候,焊接温度随着搅拌头轴肩直径、搅拌针长度、搅拌头转速的增加而增加,随着焊接速度、超声振幅和超声频率增加而减小。利用顺序耦合模型分析不同参数对残余应力的影响。在其他参数一定的时候,焊后残余应力随着搅拌头轴肩直径、搅拌针长度、搅拌头转速、焊接速度增加而增加,随着超声振幅和超声频率增加而减小。本文主要研究超声搅拌摩擦焊的不同参数对焊接温度和残余应力的影响,为实际焊接过程中的参数选择和优化提供依据。
白英浩[4]（2020）在《铝/镁异质合金超声辅助搅拌摩擦焊试验研究》文中研究表明铝是地壳中储量丰富以及分布广泛的元素,比强度高,而镁的质量轻且具有很好的吸震性。随着汽车轻量化时代的到来,铝合金与镁合金将在汽车制造领域得到大量应用。铝/镁合金的异质金属构件,对铝/镁异质材料之间的连接技术带来了前所未有的挑战。铝合金与镁合金的物理性能和晶体结构差异明显,使用熔焊方法焊接非常困难,并且不可避免地产生大量金属间化合物,接头性能不能满足实际需求。而搅拌摩擦焊技术（FSW）作为固相焊接工艺,在焊接铝/镁异质合金时表现出独特优势。但是,常规的FSW工艺还存在一些问题。超声振动辅助搅拌摩擦焊技术（UVaFSW）是将超声振动通过搅拌头耦合作用到焊接过程中的一种新型搅拌摩擦焊工艺,在焊接同种铝合金时已经表现出独特的优势。本课题将UVaFSW用于铝/镁异质合金的焊接。开展了 3 mm厚6061铝合金与AZ31镁合金的对接FSW与UVaFSW实验,并对比了焊缝表面和内部成形、界面金属间化合物、力学性能的差别。实验表明,超声振动通过搅拌头施加后可以改善焊缝表面成形,铝/镁异质材料的混合程度增强,减少甚至消除接头内部缺陷,扩宽铝/镁异质金属焊接工艺窗口。施加超声振动后,在不同焊接工艺参数的情况下,铝/镁异质合金接头的拉伸性能以及断后延伸率都有提升,断裂位置由铝/镁结合面处转变为焊核区与热力影响区交界处。由于超声振动可以降低接头中残余应力的分布,铝/镁异质接头耐腐蚀性提高。超声振动对铝/镁金属间化合物影响明显,可以减少焊核区条带状金属间化合物的分布;将常规FSW铝/镁结合面处的Al3Mg2和All2Mg17双层金属间化合物变成单层Al3Mg2金属间化合物:对铝/镁结合面处金属间化合物不仅有减薄作用,甚至还会起到破碎作用。在镁板涂Zn后,焊核区生成弥散分布的含Zn金属间化合物,铝/镁结合面处金属间化合物条带消失,变为Al-Zn-Mg的过渡,超声振动可以促进Zn在焊缝中流动,形成无缺陷的焊接接头。实验发现,施加超声振动对铝/镁异质合金焊接的峰值温度影响微小;超声通过搅拌头传递到焊缝中,可以软化搅拌针附近的铝/镁材料,降低屈服应力,有效降低焊接过程中的轴向压力与扭矩,从而提升了搅拌头与搅拌摩擦焊机的使用寿命;超声振动促进铝/镁材料的混合,拓宽了焊缝面积,促进了焊核区底部材料的流动,使原本在焊核区底部的旋涡状流动转变为流线状平滑流动;该处材料流动的变化,改善了焊缝成形,提高了接头拉伸性能。
吴卓伦[5]（2020）在《铝合金超声辅助激光—电弧复合焊接特性研究》文中研究表明激光-MIG复合焊接是近年来工业界较为关注的一种焊接方法,它结合了激光热源与电弧热源的优势,弥补了二者的不足之处,正在逐渐成为一种可靠、高效的焊接方法。在铝合金激光-MIG复合焊接过程中,往往会产生气孔、热裂纹、粗大数值晶等焊接缺陷,同时焊缝由于热胀冷缩导致的拉应力,也会影响到焊接接头的性能及使用,而大量研究表明,将超声波应用到传统焊接过程中,可以通过超声波在熔池中的空化作用、声流作用和变幅杆对焊缝背部的冲击作用,对焊接接头的组织、性能、应力分布起到改善作用。因此本课题中,采用20k Hz的超声波,辅助于激光-MIG复合焊接过程,开展相关焊接特性的研究。在研究过程中,首先采用堆焊的方式,过程中采用高速摄像对熔滴过渡、熔池形貌进行实时采集。结果发现,在短路过渡中,超声的加入,降低了熔滴表面张力,改善了短路爆破现象,使熔滴更容易过渡,平均熔滴过渡周期发生了明显的减小。平均熔滴过渡周期从没有施加超声时的37.6ms减小到了施加超声后的23.3ms左右,同时平均熔滴过渡周期的标准差也发生了减小,说明了熔滴过渡稳定的提高。另一方面,熔池形状由未施加超声时的前窄后宽变化为了施加超声后的前宽后窄,后沿高度角也发生了明显的减小。说面了超声对熔化金属的铺展性能的提高。然后,对不同光丝间距、不同激光能量占比、不同变幅杆压力三个工艺参数下的焊缝表面成形进行研究,通过单变量控制,在光丝间距为3mm、激光能量占比0.52、变幅杆压力为95N时,获得了焊缝表面成形良好的焊接接头,确定了本次课题的后续工艺参数。需要注意当变幅杆压力过大时,机械振动的效果过于强烈,出现了驼峰焊道,成形质量不佳。对焊缝进行的X射线探伤结果表明,光丝间距对气孔率的影响较小,气孔率稳定在4.8%-5.7%,激光能量占比较高时,气孔率可以降低至2.82%。而施加超声后,可以有效的减少气孔的存在,最大程度上的减小气孔率,在变幅杆压力为62N时,气孔率可以降低到1.05%。对截面气孔进行光镜观察,空化作用的影响下,冶金气孔的尺寸有所增大。最后,采用ANSYS有限元软件,对工件实体进行建模,对超声辅助焊接的过程进行有限元仿真计算。发现随着力载荷的增大,超声输入位置的拉应力逐渐演变为压应力,超声力载荷会对工件背部产生0.3mm左右的变形。
张杰[6]（2020）在《铝合金构件超声挤压辅助激光冲击复合强化与抗疲劳研究》文中研究指明为响应国家节能减排、轻量化的号召,铝合金材料凭借其良好的力学性能与加工性能被广泛应用于航空制造业,飞行器机身上存在诸多的铝合金构件且工况条件十分严峻,服役过程中难免会出现裂纹缺陷和疲劳损坏等问题。传统的表面处理工艺自身均存在一定的缺点,已经无法满足高性能使用需求。为了使铝合金构件得到有力的强化,可将激光冲击强化和超声挤压强化两种工艺相互结合在一起,形成一种全新的复合强化工艺。目前,只有极少数学者进行过相关探索,因此关于超声挤压辅助激光冲击复合强化对铝合金构件抗疲劳特性的影响机理,值得进一步研究。本文采用以试验验证为主,理论分析与数值模拟为辅的研究思路提出了一种超声挤压辅助激光冲击复合强化的方法,研究了复合强化对7050-T7451铝合金构件的强化效果,并分析了相关工艺参数对复合强化效果的影响规律,探讨了复合强化对疲劳寿命的影响机制。主要内容如下:（1）通过ABAQUS有限元分析软件,对复合强化过程进行数值模拟,对比了不同强化工艺下铝合金构件表面的三维应力分布,并研究了相关工艺参数对超声挤压辅助激光冲击复合强化效果的影响。复合强化后整个表面均呈现为残余压应力层,应力分布情况明显优于激光冲击强化。激光功率密度与脉宽均会影响复合强化后表面三维应力的分布。而相对于超声挤压强化参数来说,振幅在几个微米波动时,对表面三维应力分布几乎没有影响,但当振幅过大时,产生负效果;静载荷的变化也会对表面三维应力的分布产生影响。（2）采用合理的工艺参数,对铝合金构件进行强化试验,并测量未强化试样、激光冲击强化试样与复合强化试样的表面形貌及粗糙度。通过对比可以发现,激光冲击强化增大了试样的表面粗糙度与最大高度差,而复合强化则能有效降低试样的表面粗糙度与最大高度差。通过检测不同强化工艺下试样的残余应力可发现,激光冲击强化边缘区域产生了拉应力区,而超声挤压辅助激光冲击复合强化可以消除单一激光冲击强化边缘区域的拉应力,试样表面均表现为残余压应力,最大值远超激光冲击强化试样,且作用层深度更深。同时,残余应力试验结果也验证了数值模拟的可靠性。（3）通过疲劳试验可以发现,激光冲击强化试样和复合强化试样强化端的疲劳寿命远远超过未强化端,但复合强化试样强化端的平均疲劳寿命增益远远大于激光冲击强化试样,充分体现出超声挤压辅助激光冲击复合强化的优越性。另外,当振幅仅在1μm10μm间小幅度变化时,复合强化后试样强化端的疲劳寿命增益比较稳定;但当振幅过大时,试样强化端的疲劳寿命增益较之前明显减小。当静载荷增大时,试样强化端的疲劳寿命增益也随之增大。（4）观察疲劳断口形貌可以看出,未强化试样断口表面出现多个疲劳源,多聚集在断口边缘中部区域,疲劳裂纹呈放射状条纹向试样内部区域扩展;疲劳源区无摩擦痕与阶梯式样,疲劳裂纹向内部扩展较为顺利。激光冲击强化试样和复合强化试样断口有且仅有一处疲劳源形成于断口边角处;疲劳源区均存在着明显的滑移台阶,但复合强化试样的疲劳源区较激光冲击强化试样相比更为平坦,滑移痕迹更细浅,说明复合强化后试样疲劳源区疲劳裂纹撕裂的难度更大,萌生的时间更长。强化试样疲劳裂纹扩展速率明显低于未强化试样,表明激光冲击强化与复合强化均能抑制疲劳裂纹的萌生与扩展,但复合强化的效果最显着。
刘俊[7]（2020）在《哈氏合金薄板激光填丝焊接挠曲变形控制研究》文中研究表明随着经济发展对能源需求持续增加,核能由于具有良好的清洁性、可持续性,得到了世界各国的关注。AP1000核电站作为第三代核电站的代表,具有较高的安全性和可靠性,已经成为21世纪主要的核电站发展方向之一。核主泵屏蔽套作为其中的关键部件,由Hastelloy C-276薄板经卷板后焊接制造。屏蔽套需要具备较高制造精度以满足后续装配、安装与使役要求,因此对屏蔽套的焊接变形控制要求极高。本文使用激光填丝焊接技术实现Hastelloy C-276薄板的焊接成形,研究焊接参数对样件纵向挠曲变形的影响规律,分析填丝焊接过程挠曲变形的产生机理与变化规律,提出基于随焊超声的焊接变形控制方法,以实现对填丝焊接挠曲变形的有效调控,为提高核主泵屏蔽套制造精度提供理论指导,主要研究内容及结论如下:（1）开展激光填丝焊接实验,建立Hastelloy C-276脉冲激光焊接的数值模型。模型充分考虑了实际焊接过程中保护气和夹具对工件的冷却和拘束作用,通过实验获得了焊接温度场与变形场分布规律,验证了模拟结果的准确性。（2）研究工艺参数对样件纵向挠曲变形的影响规律,结合挠曲变形产生机理分析相应原因。研究发现:随着线能量密度增大,焊接产生的等效载荷增大,样件弯曲刚度以减小-增大-减小的趋势变化,样件纵向挠曲变形整体呈增大趋势,在焊缝处于完全焊透状态下其增长率减缓32%。相对送丝随着相对送丝量增加,样件的弯曲刚度增大,纵向挠曲变形逐渐减小。相对送丝量从0.48增至0.99,样件的纵向挠曲变形从1.87 mm减至0.49 mm,减小了73.8%。离焦量变化对样件整体刚度影响较小,故对纵向挠曲变形的大小影响较小,但会改变挠曲变形的方向。（3）提出采用随焊超声对焊接纵向变形进行调控的方法,分析随焊超声参数对焊接变形的影响规律。研究发现:随着预置塑性变形与超声功率的增加,纵向挠曲变形先增大后减小,使用0.25 mm的预置塑性变形与1400 W的超声功率可以使样件纵向挠曲变形减小55.0%。（4）研究随焊超声对焊缝微观组织的影响,并通过微观组织的变化验证随焊超声抑制变形机理。研究表明:焊缝中心处的主要织构向{100}<130>织构转变,织构强度降至4.92,平均晶粒尺寸降至78.5μm,小角度晶界占比减小,焊缝组织向轧制组织转变,说明随焊超声可以通过对焊缝施加压力产生塑性变形,并以此抵消焊接样件的纵向挠曲变形。
俞晓文[8]（2020）在《超声振动在激光熔覆成形中的作用机制及其建模方法》文中研究说明高性能金属构件的制造是重大装备制造业基础,对关键金属构件实现增材制造和再制造有助于我国的制造业转型升级和资源集约利用。激光熔覆技术是一种利用高能激光束将粉末熔化并在基体表面凝固成形的先进制造技术,是激光增材制造和激光增材再制造技术的基础。传统激光熔覆受材料和设备的限制常存在气孔、裂纹、应力集中等现象,多能场复合激光制造已成为重要趋势。为此,本文在国家自然科学基金（51705460）和浙江省重点研发计划（2019C04004）的资助下,将超声振动引入激光熔覆过程,针对超声能场在金属成形中的作用机制,通过数值模拟技术和实验手段开展研究,为超声振动辅助激光熔覆中的控形控性提供新的思路。本文首先分析了空化泡在熔体中的受力状况,开展了单空化泡形态演变数值模拟研究,对声空化在熔池中的作用机制进行了预测。然后,采用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件通过流体传热、层流、变形几何和压力声学模块建立了超声振动辅助激光熔覆数值模型,开展了数值模拟研究。最后,进行了超声振动辅助激光熔覆316L不锈钢实验,结合数值模拟得到的凝固特征参数和金相组织对超声能场在激光熔覆中的作用机制进行了研究,采用维氏硬度计和电化学工作站对超声振动辅助激光熔覆成形熔覆层的性能进行了测试。本文的主要研究工作和研究结论如下:（1）建立了超声振动辅助激光熔覆多物理场数值模型。通过压力声学计算得到的熔池声压梯度以源项方式引入到Navier-Stokes方程,将声场、温度场和流场耦合,并结合实际设置了模型的边界条件和材料热物理参数,进行了数值模拟研究。（2）超声振动对激光熔覆层几何形貌有显着影响。施加超声振动后熔高减小、熔宽增加,熔覆层润湿角减小,且在一定范围内随着超声功率的增加这种趋势更加显着。润湿角的减小可以提高熔覆层外轮廓面上单位曲面吸收的能量密度,同时也使得熔体更好的填充熔覆层底部角落,降低了多道搭接时的气孔发生率。（3）根据声空化模型预测可知:空化泡在溃灭瞬间会产生指向熔池边缘糊状区的射流,射流会对初生枝晶以及刚形成的固态结晶网产生冲击压力,经分析可知合适的超声强度能够造成初生枝晶的折断或固态结晶网的破碎,形成许多细小晶粒,细小碎晶弥散分布在熔池中成为形核点使得晶粒细化。此外,通过实验得到的金相组织明显观测到中部粗长树枝晶变得短小且无序生长。（4）超声振动辅助激光熔覆技术可以适当提高熔覆层的性能。在本文使用的工艺参数下相较于未施加超声振动得到的熔覆层其显微硬度在功率比为45%提高最多,提高了23.26%;耐蚀性实验结果表明:在合适的超声功率作用下涂层的自腐蚀电位提高、腐蚀电流密度降低,表明其发生腐蚀的倾向性减小,腐蚀速率减缓。分析其原因为超声振动使得冷却速率加快,造成晶粒细化使得熔覆层性能得到提高。
马汉生[9]（2020）在《SLM金属增材制造残余应力的超声检测技术研究》文中研究指明选择性激光熔化金属增材制造技术（SLM）具有可直接成型结构复杂的零件和成型试样性能优异等优点,被广泛应用于航天航空、汽车以及医学等领域。SLM增材试样中通常存在残余应力,会产生变形开裂等缺陷,因而开发准确、高效、无损的检测手段十分重要。然而,目前相关研究还比较少,尤其是利用超声表面波来对SLM增材试样的残余应力进行准确检测。本文围绕超声表面波检测SLM增材试样残余应力进行了研究,首先研究了织构造成的表面波波速各向异性特征,以及这种特征对超声表面波检测残余应力的影响,然后采取修正声弹性系数、降低频率和修正表面波计算公式的方式来消除各向异性的影响,在此基础之上,利用激光超声激发表面波来测量具有各向异性的SLM增材试样的残余应力。研究结果表明:表面波在具有{101}织构的316L轧制试样中传播时具有各向异性的特征,波速以180°为轴呈现对称分布,从0°（与轧制方向平行）增加到180°的过程中,波速出现先减小后增大的现象,在90°（与轧制方向垂直）时波速最小,从180°增加到360°的过程表现出一致的变化规律。随着频率的降低,波速的各向异性特征逐渐变得不明显,波速的波动性也逐渐下降。由于织构的存在,同一平面不同方向上以及不同深度上的声弹性系数有较大的差异,因此在利用表面波测量残余应力时,不仅要使应力与相应的声弹性系数保持一致,而且还要保证表面波的频率相同。此外,采用降低频率的方法可以有效地降低各向异性对检测的影响,其中,使用2.5MHz频率的探头所得到的残余应力误差最小,表面波传播方向与加载方向平行时最大误差值为4.7MPa,垂直时最大误差值为3.6MPa。在相同频率下,考虑各向异性影响采用修正公式可以有效提高表面波测量残余应力的精度。在上述研究基础上,利用修正方法对具有各向异性的SLM增材试样的残余应力进行了测量,结果表明:不同打印方式得到的316L增材试样,表面波传播速度不相同,单向打印时波速平均值为2928.7m/s,但波动性较大（-13.419%）,其次是条带状加45°打印得到的试样,波速平均值为2906.5m/s,采用正交打印以及45°打印的试样波动性最小（0%）,波速平均值分别为2962.5m/s和2936.4m/s。表面波频率不同,其测量的深度也不一样,5MHz的表面波测量深度大约为0.8mm,2.5MHz的表面波测量深度大约为1.6mm,通过建立残余应力梯度检测模型,可以计算出在不同层厚处样品残余应力的大小。利用激光超声激发表面波来测量316L增材试样残余应力,发现其主应力σ1、σ2分布不均,边缘部分为拉应力,其中最大值分别为164.9MPa和90.8MPa,而中心区域为压应力,最大值分别为-141.6MPa和-74.1MPa。
余光磊[10]（2020）在《二维超声辅助铝合金纳米梯度结构制备与表征》文中认为中国制造行业在海洋开发行业中的工程技术集中于海洋装备,对海洋的开发利用与保护也依赖于海洋装备。海洋装备的基础集中于材料,材料性能的体现则集中于材料基体与表面性能,其中表面性能则决定了零部件的使役寿命。而铝合金由于其质轻、比强度高以及易加工的优点在海洋装备中得到的广泛运用,但是铝合金易产生磨损导致腐蚀加剧而失效,因此对铝合金表面的强化势在必行。滚压加工作为传统表面改性技术,在加工领域应用成熟,通过引入超声振动辅助可以提升优化效果及效率,诱导表面材料塑性变形形成强度更高影响区更深的梯度纳米晶/超细晶结构层。本文选用7075-T6铝合金作为研究载体,并在铝合金表面制备了梯度结构强化层。为了探究二维超声振动辅助下对滚压加工的影响,以及二维超声辅助滚压加工对铝合金表面的改性情况,本文主要对以下内容进行相关研究及讨论:（1）设计并搭建了符合实验要求的二维超声辅助滚压加工平台,并研制了配套平面多珠滚压刀具,构建体系成熟的加工系统,实现铝合金表面梯度强化层的制备。（2）使用均匀设计实验法对二维超声辅助滚压加工进行了参数寻优,建立滚压加工回归模型,明确加工参数与加工试样表面性能的映射关系。（3）通过对二维超声辅助滚压加工过程中的三维滚压力监控,探究传统滚压以及垂直、横向、二维超声辅助滚压加工之间的区别,通过结合3D-Deform分析不同方向超声对滚压加工的影响,研究超声介入对梯度结构强化层的作用机理,并研究加工过程中晶粒细化的演化模型。（4）对二维超声辅助滚压加工制备的铝合金表面梯度结构强化层进行了表面以及近表层形貌表征,通过纳米压痕实验测得截面力学机械性能,并在干摩擦条件下完成摩擦磨损实验,从多个角度分析表面梯度结构强化层的组织形貌以及机械力学性能。
二、Residual stress profiling of an aluminum alloy by laser ultrasonics（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Residual stress profiling of an aluminum alloy by laser ultrasonics（论文提纲范文）
（1）A-UIT处理对7075铝合金激光焊接头残余应力及疲劳性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景和意义 |
| 1.2 7075铝合金焊接的研究现状 |
| 1.3 焊接的数值模拟研究现状 |
| 1.4 时效处理的研究现状 |
| 1.5 超声冲击处理概述 |
| 1.5.1 国内外关于超声冲击处理研究的发展历程 |
| 1.5.2 超声冲击处理对焊接残余应力的影响 |
| 1.5.3 超声冲击处理对疲劳性能的影响 |
| 1.6 主要研究内容 |
| 第二章 试验材料及方法 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 焊接设备及焊接工艺 |
| 2.3 时效处理设备 |
| 2.4 超声冲击处理设备及方法 |
| 2.5 残余应力测试设备及方法 |
| 2.6 温度测试系统 |
| 2.7 疲劳试验 |
| 第三章 7075铝合金激光焊及超声冲击处理的数值模拟 |
| 3.1 焊接温度场模型 |
| 3.1.1 几何模型及材料参数 |
| 3.1.2 分析步设置 |
| 3.1.3 焊接热源模型 |
| 3.1.4 约束条件 |
| 3.1.5 网格划分 |
| 3.1.7 温度场结果分析 |
| 3.2 焊接应力场模型 |
| 3.2.1 增加材料力学属性 |
| 3.2.2 分析步及单元类型 |
| 3.2.3 力学边界条件 |
| 3.2.4 应力场模型验证 |
| 3.3 超声冲击处理过程数值模拟 |
| 3.3.1 单点冲击处理模型的建立 |
| 3.3.2 超声冲击处理与焊接耦合模型的建立 |
| 3.3.3 超声冲击处理参数对焊后残余应力的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 A-UIT处理对焊后残余应力的影响 |
| 4.1 时效模型分析 |
| 4.1.1 模型建立 |
| 4.1.2 模型验证 |
| 4.1.3 分析结果 |
| 4.2 A-UIT处理模型分析 |
| 4.2.1 A-UIT处理模型的建立 |
| 4.2.2 A-UIT处理模型验证 |
| 4.2.3 A-UIT处理参数对焊后残余应力的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 A-UIT处理对焊接接头疲劳性能的影响 |
| 5.1 疲劳分析方法 |
| 5.1.1 疲劳试验参数 |
| 5.1.2 疲劳数据统计处理 |
| 5.2 疲劳试验结果 |
| 5.3 疲劳结果分析 |
| 5.4 疲劳断口分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简介 |
（2）铝/钛搭接超声辅助搅拌摩擦焊接头组织演变及强化机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 铝/钛异种材料连接研究现状 |
| 1.2.1 熔化焊 |
| 1.2.2 钎焊 |
| 1.2.3 熔钎焊 |
| 1.3 铝/钛搅拌摩擦焊接研究现状 |
| 1.4 国内外研究现状简析 |
| 1.5 本论文的研究内容 |
| 第2章 试验材料及研究方法 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.1.1 待焊材料 |
| 2.1.2 焊具材料 |
| 2.2 试验设备与工艺 |
| 2.2.1 搅拌摩擦焊接设备 |
| 2.2.2 超声辅助焊接系统 |
| 2.2.3 焊接过程参数检测 |
| 2.3 分析测试方法 |
| 2.3.1 微观组织表征方法 |
| 2.3.2 力学性能测试方法 |
| 第3章 6061铝合金/TC4钛合金搅拌摩擦搭接接头组织性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 焊接过程与焊缝成形 |
| 3.2.1 工艺参数对主轴扭矩的影响 |
| 3.2.2 工艺参数对界面温度的影响 |
| 3.2.3 工艺参数对焊缝成形的影响 |
| 3.3 接头显微组织演变 |
| 3.3.1 工艺参数对金相组织的影响 |
| 3.3.2 工艺参数对界面结构的影响 |
| 3.3.3 不同界面形态中的界面反应产物 |
| 3.4 接头力学性能与失效机制 |
| 3.4.1 工艺参数对接头显微硬度的影响 |
| 3.4.2 工艺参数对接头拉剪性能的影响 |
| 3.4.3 工艺参数对接头失效机制的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 6061 铝合金/TC4钛合金超声辅助搅拌摩擦搭接研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 焊接过程与焊缝成形 |
| 4.2.1 超声工艺对主轴扭矩的影响 |
| 4.2.2 超声工艺对界面温度的影响 |
| 4.2.3 超声工艺对焊缝成形的影响 |
| 4.3 接头显微组织演变 |
| 4.3.1 超声工艺对金相组织的影响 |
| 4.3.2 超声工艺对界面结构的影响 |
| 4.4 接头力学性能与失效机制 |
| 4.4.1 超声工艺对接头显微硬度的影响 |
| 4.4.2 超声工艺对接头拉剪性能的影响 |
| 4.4.3 超声工艺对接头失效机制的影响 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 铝/钛搭接搅拌摩擦焊接头结合机制研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 铝/钛界面反应机制 |
| 5.2.1 界面反应及其产物 |
| 5.2.2 界面反应热力学判据 |
| 5.2.3 铝/钛搭接搅拌摩擦焊焊缝组织演变 |
| 5.2.4 铝/钛搅拌摩擦搭接过程界面形成过程 |
| 5.2.5 超声对铝/钛搅拌摩擦焊接过程的影响 |
| 5.3 铝/钛界面原子扩散过程分析 |
| 5.3.1 铝/钛界面原子扩散模型 |
| 5.3.2 原子运动对界面结构的影响 |
| 5.4 搅拌摩擦对界面扩散的影响 |
| 5.4.1 原子运动对体系能量的影响 |
| 5.4.2 位错对原子扩散的影响 |
| 5.5 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）铝合金超声搅拌摩擦焊温度及残余应力分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 超声搅拌摩擦焊相关领域研究现状 |
| 1.2.1 温度场相关研究现状 |
| 1.2.2 残余应力相关研究现状 |
| 1.3 研究意义及主要研究内容 |
| 1.3.1 研究意义 |
| 1.3.2 论文的研究内容 |
| 第二章 超声搅拌摩擦焊温度分析模型建立 |
| 2.1 超声搅拌摩擦焊焊接产热模型 |
| 2.1.1 超声搅拌摩擦焊搅拌头受力分析 |
| 2.1.2 超声搅拌摩擦焊热源模型 |
| 2.2 热机耦合温度有限元模型 |
| 2.2.1 材料属性的定义 |
| 2.2.2 热传导本构方程 |
| 2.2.3 边界条件与载荷 |
| 2.2.4 热机耦合模型建立 |
| 2.2.5 热机耦合温度场模拟及分析 |
| 2.3 顺序耦合温度有限元模型 |
| 2.3.1 材料属性的定义 |
| 2.3.2 边界条件及载荷 |
| 2.3.3 顺序耦合模型建立 |
| 2.3.4 顺序耦合温度场模拟与分析 |
| 2.4 试验验证 |
| 2.4.1 试验设备及方案 |
| 2.4.2 试验与仿真结果对比分析 |
| 本章小结 |
| 第三章 超声搅拌摩擦焊温度分析 |
| 3.1 搅拌头参数对温度场的影响分析 |
| 3.1.1 轴肩直径对焊件的温度影响 |
| 3.1.2 搅拌针长度对焊件的温度影响 |
| 3.2 焊接参数对温度场的影响分析 |
| 3.2.1 搅拌头转速对焊件的温度影响 |
| 3.2.2 搅拌头焊速对焊件的温度影响 |
| 3.3 超声参数对温度场的影响分析 |
| 3.3.1 超声振幅对焊件的温度影响 |
| 3.3.2 超声频率对焊件的温度影响 |
| 本章小结 |
| 第四章 超声搅拌摩擦焊残余应力分析模型建立 |
| 4.1 超声搅拌摩擦焊残余应力有限元模型 |
| 4.1.1 结构模型的建立 |
| 4.1.2 材料属性的定义 |
| 4.1.3 边界条件及载荷 |
| 4.1.4 残余应力模型建立 |
| 4.2 顺序耦合法残余应力模拟结果 |
| 4.2.1 工件表面焊后残余应力分布 |
| 4.2.2 纵向残余应力分布 |
| 4.2.3 横向残余应力分布 |
| 4.3 试验验证 |
| 4.3.1 测量仪器 |
| 4.3.2 测量结果 |
| 本章小结 |
| 第五章 超声搅拌摩擦焊残余应力分析 |
| 5.1 搅拌头参数对残余应力的影响分析 |
| 5.1.1 轴肩直径对焊件的残余应力影响 |
| 5.1.2 搅拌针长度对焊件的残余应力影响 |
| 5.2 焊接参数对残余应力的影响分析 |
| 5.2.1 搅拌头转速对焊件的残余应力影响 |
| 5.2.2 搅拌头焊速对焊件的残余应力影响 |
| 5.3 超声参数对残余应力的影响分析 |
| 5.3.1 超声振幅对焊件的残余应力影响 |
| 5.3.2 超声频率对焊件的残余应力影响 |
| 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 顺序耦合模型子程序 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（4）铝/镁异质合金超声辅助搅拌摩擦焊试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 前言 |
| 1.1 选题意义 |
| 1.2 铝/镁异质合金的焊接性 |
| 1.3 铝/镁异质合金的焊接现状 |
| 1.3.1 铝/镁异质合金熔焊技术 |
| 1.3.2 铝/镁异质合金固相焊技术 |
| 1.4 铝/镁异质合金搅拌摩擦焊 |
| 1.4.1 搅拌摩擦焊技术 |
| 1.4.2 铝/镁异质合金搅拌摩擦焊 |
| 1.4.3 铝/镁异质合金搅拌摩擦焊技术改型 |
| 1.4.4 超声复合搅拌摩擦焊技术 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 试验材料、方法及设备 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 试验方法及设备 |
| 2.2.1 焊接设备及试验方法 |
| 2.2.2 接头的力学性能测定 |
| 2.2.3 焊接接头组织表征 |
| 2.2.4 焊接接头耐蚀性能试验 |
| 2.3 铝/镁异质合金FSW预备性实验 |
| 2.3.1 铝/镁相对位置及搅拌针偏移量不同的实验 |
| 2.3.2 镁合金在前进侧但搅拌针偏移量不同的实验 |
| 第3章 铝/镁合金FSW和UVaFSW工艺试验 |
| 3.1 焊接工艺参数窗口 |
| 3.1.1 工艺参数对焊缝表面成形的影响 |
| 3.1.2 工艺参数对接头内部成形的影响 |
| 3.1.3 FSW和UVaFSW的焊接工艺窗口 |
| 3.2 铝/镁异质接头的性能 |
| 3.2.1 拉伸性能 |
| 3.2.2 拉伸断口分析 |
| 3.2.3 弯曲性能 |
| 3.2.4 腐蚀性能 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 超声对铝/镁金属间化合物的影响 |
| 4.1 铝/镁接头XRD物相分析 |
| 4.2 超声振动对焊核区IMCs分布的影响 |
| 4.3 超声振动对铝/镁结合面IMCs层的影响 |
| 4.4 超声振动对IMCs层的减薄作用 |
| 4.5 超声振动对IMCs层的破碎作用 |
| 4.6 镁板待焊面涂Zn粉对IMCs的影响 |
| 4.6.1 涂Zn粉对焊缝成型的影响 |
| 4.6.2 涂Zn粉对接头中IMCs的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 超声振动对铝/镁异质合金焊接过程的影响 |
| 5.1 焊接热循环 |
| 5.2 焊接载荷 |
| 5.2.1 搅拌头轴向压力 |
| 5.2.2 搅拌头扭矩 |
| 5.3 超声振动对材料流动性的影响 |
| 5.3.1 超声振动对焊缝水平面流动性的影响 |
| 5.3.2 超声振动对焊缝横截面流动性的影响 |
| 5.3.3 镁板涂Zn后焊缝的流动分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）铝合金超声辅助激光—电弧复合焊接特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 铝合金激光电弧复合焊 |
| 1.2.1 铝合金激光电弧复合焊接难点 |
| 1.2.2 铝合金激光电弧复合焊接研究现状 |
| 1.3 超声辅助激光及激光电弧复合焊接技术 |
| 1.3.1 超声波对激光及激光电弧复合焊接的作用 |
| 1.3.2 超声辅助激光及激光电弧复合焊接技术国内外研究现状 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 试验材料、分析方法及设备 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 试验设备 |
| 2.2.1 超声辅助平台搭建 |
| 2.2.2 激光-电弧复合焊接设备 |
| 2.3 检测方法及设备 |
| 2.3.1 高速摄像拍摄 |
| 2.3.2 气孔缺陷分析 |
| 2.3.3 组织观察 |
| 第3章 超声辅助铝合金激光-MIG复合焊接熔滴过渡及熔池形貌特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 超声辅助激光-MIG复合焊接系统相关参数定义 |
| 3.2.1 变幅杆压力 |
| 3.2.2 空载振幅 |
| 3.2.3 偏移量 |
| 3.3 超声对焊接过程熔滴过渡的影响 |
| 3.3.1 超声振动对短路过渡的影响 |
| 3.3.2 超声振动对滴状过渡的影响 |
| 3.3.3 超声振动对熔池形貌的影响 |
| 3.3.4 超声对熔滴过渡影响机理研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 超声对激光-MIG复合焊接工艺特性的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 工艺参数对超声辅助激光-MIG复合焊接接头成形的影响 |
| 4.2.1 光丝间距对焊缝成形的影响 |
| 4.2.2 能量配比对焊缝成形的影响 |
| 4.2.3 变幅杆压力对焊缝成形的影响 |
| 4.2.4 变幅杆压力对纵截面形貌的影响 |
| 4.3 工艺参数对气孔缺陷的影响 |
| 4.3.1 光丝间距对气孔缺陷的影响 |
| 4.3.2 能量配比对气孔缺陷的影响 |
| 4.3.3 变幅杆压力对气孔缺陷的影响 |
| 4.3.4 超声辅助激光电弧复合焊接气孔种类 |
| 4.3.5 超声辅助激光电弧复合焊接气孔行为机理 |
| 4.4 超声振动对接头组织及性能的影响 |
| 4.4.1 铝合金激光-MIG复合焊接接头微观组织 |
| 4.4.2 超声对焊缝显微硬度影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 铝合金超声辅助激光-MIG复合焊接残余应力分布有限元分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 前处理过程 |
| 5.2.1 几何模型的确立 |
| 5.2.2 材料属性 |
| 5.2.3 建模与网格划分 |
| 5.3 热源模型 |
| 5.3.1 双椭球热源模型 |
| 5.3.2 高斯柱形体热源模型 |
| 5.4 生死单元 |
| 5.5 力载荷模型 |
| 5.6 无应力板的超声辅助过程模拟 |
| 5.6.1 变形分布 |
| 5.6.2 时间域变形变化规律 |
| 5.6.3 应力分布 |
| 5.6.4 时间域应力变化规律 |
| 5.7 变幅压力对残余应力的影响 |
| 5.7.1 温度场结果 |
| 5.7.2 残余应力和变形结果分析 |
| 5.7.3 残余应力结果验证 |
| 5.8 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）铝合金构件超声挤压辅助激光冲击复合强化与抗疲劳研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 激光冲击强化技术 |
| 1.2.1 激光冲击强化原理 |
| 1.2.2 激光冲击强化工艺特点 |
| 1.2.3 激光冲击强化研究现状 |
| 1.3 超声挤压强化技术 |
| 1.3.1 超声挤压强化原理 |
| 1.3.2 超声挤压强化的研究现状 |
| 1.4 本文选题意义及主要研究内容 |
| 1.4.1 选题意义 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第二章 超声挤压辅助激光冲击复合强化的理论研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 激光冲击强化理论分析 |
| 2.2.1 激光诱导冲击波的形成 |
| 2.2.2 冲击波与金属材料的相互作用 |
| 2.2.3 冲击波作用下材料的塑性变形 |
| 2.2.4 冲击波作用下残余应力的形成 |
| 2.2.5 材料表面残余应力的估算 |
| 2.3 超声挤压强化理论分析 |
| 2.3.1 超声挤压强化机理 |
| 2.3.2 超声挤压强化作用下的残余应力场 |
| 2.3.3 超声挤压表面熨平特性 |
| 2.4 超声挤压辅助激光冲击复合强化方法及原理分析 |
| 2.4.1 超声挤压辅助激光冲击复合强化方法 |
| 2.4.2 复合强化对表面质量的影响理论分析 |
| 2.4.3 复合强化对残余应力的影响理论分析 |
| 2.4.4 复合强化对应力强度因子的影响理论分析 |
| 2.4.5 复合强化效果的影响因素分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 复合强化铝合金构件三维应力分布的数值模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数值模拟的基本方法及条件设置 |
| 3.2.1 激光冲击强化数值模拟 |
| 3.2.2 复合强化数值模拟 |
| 3.3 复合强化铝合金构件三维应力分布 |
| 3.3.1 残余应力测量路径 |
| 3.3.2 不同强化工艺表面三维应力分布对比 |
| 3.4 工艺参数对复合强化效果的影响 |
| 3.4.1 功率密度对复合强化效果的影响 |
| 3.4.2 脉宽对复合强化效果的影响 |
| 3.4.3 振幅对复合强化效果的影响 |
| 3.4.4 静载荷对复合强化效果的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 超声挤压辅助激光冲击复合强化试验与抗疲劳研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 超声挤压辅助激光冲击复合强化试验 |
| 4.2.1 试样的制备 |
| 4.2.2 试验设备及方法 |
| 4.3 表面形貌及粗糙度试验 |
| 4.3.1 表面形貌及粗糙度测量 |
| 4.3.2 不同强化工艺表面形貌及粗糙度对比 |
| 4.4 残余应力试验 |
| 4.4.1 残余应力检测 |
| 4.4.2 不同强化工艺残余应力对比 |
| 4.5 疲劳试验及断口分析 |
| 4.5.1 试验设备与参数 |
| 4.5.2 疲劳试验结果与数据分析 |
| 4.5.3 疲劳断口形貌分析 |
| 4.5.4 复合强化改善铝合金试样抗疲劳性能的机制 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的主要科研成果 |
（7）哈氏合金薄板激光填丝焊接挠曲变形控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 哈氏合金焊接技术 |
| 1.2.1 哈氏合金特点 |
| 1.2.2 哈氏合金焊接技术现状 |
| 1.3 焊接变形研究现状 |
| 1.3.1 挠曲变形机理研究现状 |
| 1.3.2 挠曲变形控制方法研究现状 |
| 1.4 研究内容 |
| 2 实验与分析方法 |
| 2.1 实验设备与材料 |
| 2.2 检测方法 |
| 2.3 数值模型的建立与验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 焊接参数对挠曲变形的影响 |
| 3.1 工艺参数对挠曲变形的影响 |
| 3.1.1 线能量密度的影响 |
| 3.1.2 相对送丝量的影响 |
| 3.1.3 离焦量的影响 |
| 3.2 挠曲变形机理分析 |
| 3.2.1 产生机理分析 |
| 3.2.2 变化规律分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 挠曲变形调控方法 |
| 4.1 基于随焊超声的焊接实验平台搭建 |
| 4.2 随焊超声参数对挠曲变形的影响 |
| 4.2.1 预置塑性变形的影响 |
| 4.2.2 超声功率的影响 |
| 4.2.3 挠曲变形抑制机理分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（8）超声振动在激光熔覆成形中的作用机制及其建模方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 激光熔覆成形技术发展概述 |
| 1.2.1 激光熔覆成形的基本原理及应用 |
| 1.2.2 激光熔覆成形技术的发展现状与趋势 |
| 1.2.3 能场复合激光熔覆成形技术的发展现状 |
| 1.3 超声振动在金属熔体中的传播与作用机制 |
| 1.3.1 超声波在金属熔体中传播时的特征量 |
| 1.3.2 空化效应的基本原理与发展历史 |
| 1.3.3 声流效应的基本原理与发展历史 |
| 1.4 超声辅助激光熔覆成形的数值模拟方法研究现状 |
| 1.4.1 激光熔覆成形的建模方法国内外研究现状 |
| 1.4.2 超声振动在金属熔体中的引入方式研究现状 |
| 1.4.3 超声辅助激光熔覆成形的数值模拟研究现状 |
| 1.5 课题研究内容与研究目标 |
| 1.5.1 本课题主要研究内容 |
| 1.5.2 本课题主要研究目标 |
| 1.5.3 本课题技术路线 |
| 第二章 声空化在激光熔覆成形中的作用机制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 声场中空化泡的动力学分析 |
| 2.2.1 金属熔体中空化泡的受力分析 |
| 2.2.2 声场中空化泡运动方程的构建 |
| 2.2.3 超声功率对声空化的影响 |
| 2.3 单空化泡形态演变的数值模型构建 |
| 2.3.1 气/液两相界面追踪控制方程 |
| 2.3.2 空化泡形态演变的数值模型 |
| 2.3.3 边界条件与网格划分 |
| 2.4 空化泡振荡与溃灭对熔体凝固的作用机制 |
| 2.4.1 超声功率对微射流速率的影响 |
| 2.4.2 近壁距离与空化泡比值对射流速率的影响 |
| 2.4.3 空化泡的溃灭对熔体凝固的作用机制 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 超声辅助激光熔覆成形的建模方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 激光金属熔覆成形的二维数学模型 |
| 3.2.1 固液相变统一模型控制方程组 |
| 3.2.2 移动激光热源的数学描述 |
| 3.2.3 熔覆层形状的数学控制方程 |
| 3.3 超声振动在激光熔覆成形过程中的引入方式 |
| 3.3.1 基体声压分布的计算模型 |
| 3.3.2 金属熔体在声场中的受力分析 |
| 3.3.3 声场的初始条件和边界条件 |
| 3.4 超声辅助激光熔覆模型的边界条件和网格划分 |
| 3.4.1 超声振动辅助激光熔覆模型的边界条件 |
| 3.4.2 超声振动辅助激光熔覆模型的网格划分 |
| 3.4.3 超声振动辅助激光熔覆模型的设定参数 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 超声对激光熔覆成形传热传质的影响规律研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 激光金属熔覆温度场和流场的分布特征 |
| 4.2.1 激光金属熔覆宏观温度分布规律 |
| 4.2.2 激光金属熔覆流场整体分布规律 |
| 4.2.3 激光金属熔覆过程中的凝固行为 |
| 4.3 超声振动辅助激光熔覆成形的流场分布特征 |
| 4.3.1 熔覆层中的声压梯度分布规律 |
| 4.3.2 超声辅助激光熔覆流场整体分布规律 |
| 4.3.3 超声辅助激光熔覆温度场整体分布规律 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 超声对熔覆层形貌与性能的影响实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 超声对熔覆层宏观形貌影响的实验研究 |
| 5.2.1 超声振动对激光单道熔覆几何形貌的实验研究 |
| 5.2.2 超声振动对宏观形貌的作用机制 |
| 5.2.3 超声振动对激光多道搭接成形质量的影响 |
| 5.3 超声对熔覆层微观形貌的影响分析与实验验证 |
| 5.3.1 激光熔覆成形的凝固组织特征 |
| 5.3.2 声空化效应对显微组织的影响分析与实验验证 |
| 5.3.3 冷却速率对显微组织的影响分析与实验验证 |
| 5.4 超声对熔覆层性能的影响分析与实验验证 |
| 5.4.1 超声振动对熔覆层显微硬度的影响规律 |
| 5.4.2 超声振动对熔覆层耐蚀性的影响规律 |
| 5.4.3 超声振动对熔覆层性能影响的作用机制分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 前景展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 1 作者简历 |
| 2 攻读博士/硕士学位期间发表的学术论文 |
| 3 参与的科研项目及获奖情况 |
| 学位论文数据集 |
（9）SLM金属增材制造残余应力的超声检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 SLM成型技术概述 |
| 1.3 SLM残余应力的产生机理及危害 |
| 1.3.1 残余应力产生机理 |
| 1.3.2 残余应力的危害 |
| 1.4 残余应力检测技术研究现状 |
| 1.4.1 有损检测法 |
| 1.4.2 无损检测法 |
| 1.4.3 残余应力检测方法对比分析 |
| 1.4.4 SLM残余应力检测现状 |
| 1.5 超声波检测残余应力的研究现状及存在的问题 |
| 1.6 课题主要研究内容 |
| 第二章 超声表面波检测残余应力机理及试验方法 |
| 2.1 超声表面波应力检测的理论基础 |
| 2.2 试验材料及成型工艺 |
| 2.3 试验设备 |
| 2.4 试验方法 |
| 2.4.1 电子背散射衍射(EBSD) |
| 2.4.2 去应力退火 |
| 2.4.3 单向拉伸试验 |
| 2.4.4 粗糙度测量 |
| 第三章 各向异性对表面波测量残余应力的影响 |
| 3.1 织构对表面波波速的影响 |
| 3.1.1 织构分析 |
| 3.1.2 固定声程的测量 |
| 3.1.3 表面波波速各向异性及波动性分析 |
| 3.2 各向异性对表面波测量残余应力的影响 |
| 3.2.1 声弹性系数修正 |
| 3.2.2 改变频率以降低各向异性的影响 |
| 3.2.3 对表面波计算公式的修正 |
| 3.3 分析与讨论 |
| 3.3.1 表面波在各向异性介质中传播特性分析 |
| 3.3.2 各向异性对残余应力测量影响的分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 SLM金属增材制造残余应力的激光超声检测 |
| 4.1 打印方式对SLM金属制造试样表面粗糙度及各向异性影响分析 |
| 4.1.1 表面粗糙度的影响 |
| 4.1.2 316L增材试样表面波波速各向异性及波动性分析 |
| 4.2 基于激光超声检测316L增材试样残余应力 |
| 4.2.1 声弹性系数的测量 |
| 4.2.2 316L试样残余应力分析 |
| 4.3 残余应力梯度的表面波测量 |
| 4.3.1 频率与测量深度的关系 |
| 4.3.2 残余应力梯度检测模型 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表成果 |
（10）二维超声辅助铝合金纳米梯度结构制备与表征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 表面滚压加工研究进展 |
| 1.2.1 表面自纳米化的实现方法 |
| 1.2.2 表面滚压加工的研究现状 |
| 1.2.3 滚压加工对使役性能的影响 |
| 1.2.4 传统滚压加工的局限性 |
| 1.3 超声辅助梯度纳米层制备 |
| 1.3.1 超声振动辅助加工 |
| 1.3.2 二维超声振动辅助加工 |
| 1.4 本论文研究意义及内容 |
| 第2章 二维超声辅助滚压加工参数调控 |
| 2.1 二维超声辅助滚压加工实验平台设计 |
| 2.1.1 二维超声振动平台设计 |
| 2.1.2 平面多珠滚压刀具设计 |
| 2.2 均匀设计参数优化实验 |
| 2.2.1 均匀设计实验法 |
| 2.2.2 实验材料 |
| 2.2.3 均匀设计参数优化方案 |
| 2.3 实验结果 |
| 2.3.1 实验方案 |
| 2.3.2 第一次均匀设计实验参数优化 |
| 2.3.3 第二次均匀设计实验参数优化 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 不同超声辅助对滚压加工的作用差异研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 二维超声辅助滚压加工实验方案 |
| 3.3 二维超声振动辅助下滚珠运动轨迹 |
| 3.4 实验结果与表征 |
| 3.4.1 表面粗糙度 |
| 3.4.2 下压力 |
| 3.4.3 切向力 |
| 3.4.4 摩擦系数 |
| 3.5 基于3D-Deform的数值模拟 |
| 3.5.1 滚压加工模型 |
| 3.5.2 网格划分 |
| 3.5.3 Avrami唯象模型 |
| 3.5.4 晶粒演化过程 |
| 3.5.5 晶粒演化模型 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 二维超声辅助滚压表面完整性评估 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 表面形貌特征及近表层力学特性 |
| 4.2.1 表面形貌 |
| 4.2.2 微观组织形态 |
| 4.2.3 截面硬度 |
| 4.3 干摩擦条件下磨损行为 |
| 4.3.1 实验方案 |
| 4.3.2 摩擦系数 |
| 4.3.3 磨痕形貌 |
| 4.3.4 结论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间参加的科研项目和成果 |
| 1 参加的科研项目 |
| 2 已录用和发表的论文 |
| 3 专利 |
四、Residual stress profiling of an aluminum alloy by laser ultrasonics（论文参考文献）
- [1]A-UIT处理对7075铝合金激光焊接头残余应力及疲劳性能的影响[D]. 杨帆. 内蒙古工业大学, 2021(01)
- [2]铝/钛搭接超声辅助搅拌摩擦焊接头组织演变及强化机理研究[D]. 于明润. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [3]铝合金超声搅拌摩擦焊温度及残余应力分析[D]. 付典颐. 大连交通大学, 2020(06)
- [4]铝/镁异质合金超声辅助搅拌摩擦焊试验研究[D]. 白英浩. 山东大学, 2020(11)
- [5]铝合金超声辅助激光—电弧复合焊接特性研究[D]. 吴卓伦. 哈尔滨工业大学, 2020
- [6]铝合金构件超声挤压辅助激光冲击复合强化与抗疲劳研究[D]. 张杰. 江苏大学, 2020(02)
- [7]哈氏合金薄板激光填丝焊接挠曲变形控制研究[D]. 刘俊. 大连理工大学, 2020
- [8]超声振动在激光熔覆成形中的作用机制及其建模方法[D]. 俞晓文. 浙江工业大学, 2020
- [9]SLM金属增材制造残余应力的超声检测技术研究[D]. 马汉生. 东南大学, 2020(01)
- [10]二维超声辅助铝合金纳米梯度结构制备与表征[D]. 余光磊. 浙江工业大学, 2020(02)