目錄
序
前言
第1章　緒論1
1.1　激光修復技術(shù)的發(fā)展1
1.1.1　激光熔凝和熔覆過程的數(shù)學表達2
1.1.2　鑄鐵表面的激光改性研究5
1.1.3　激光熱修復的應用研究5
1.2　灰鑄鐵裝備材料性質(zhì)及裂紋失效分析7
1.2.1　灰鑄鐵裝備的材料及組織特性7
1.2.2　灰鑄鐵裝備表面裂紋失效分析8
1.3　灰鑄鐵激光熔覆中石墨影響機制分析9
1.3.1　石墨對灰鑄鐵性能的影響9
1.3.2　激光修復過程中石墨相的行為變化12
1.3.3　石墨對激光修復質(zhì)量的影響12
1.4　激光修復層結(jié)合狀態(tài)研究及檢測方法13
第2章　激光修復過程描述及數(shù)值分析17
2.1　激光能量熱作用數(shù)學描述17
2.1.1　作用過程的熱-力學模型18
2.1.2　模型熱邊界的優(yōu)化20
2.2　激光熱修復有限元模型22
2.2.1　模型的有限元離散23
2.2.2　修復粉末的動態(tài)添加25
2.2.3　基體底面的約束26
2.2.4　激光熱源的描述26
2.3　修復過程的熱響應規(guī)律28
2.3.1　熱修復溫度場29
2.3.2　熱修復應力場32
第3章　灰鑄鐵表面的激光熱修復實驗研究37
3.1　灰鑄鐵表面激光熱修復實驗設計37
3.1.1　實驗設備和工藝37
3.1.2　待修復基體材料38
3.1.3　修復用合金粉末40
3.2　熱修復區(qū)組織特性分析40
3.2.1　修復區(qū)組織形貌40
3.2.2　石墨相形態(tài)特征46
3.3　熱修復試樣的斷裂特性分析47
3.3.1　三點彎斷試驗設計47
3.3.2　試樣斷口形貌分析49
3.3.3　彎斷載荷-位移曲線52
3.4　熱修復區(qū)的阻裂行為機制53
3.4.1　修復區(qū)阻裂模型53
3.4.2　開裂方向的偏轉(zhuǎn)54
第4章　激光熱修復過程的影響因素研究56
4.1　激光熱修復基體的尺寸效應56
4.1.1　基體長度的影響57
4.1.2　基體寬度的影響58
4.1.3　基體厚度的影響59
4.2　環(huán)境介質(zhì)及作用方式的影響分析61
4.2.1　環(huán)境介質(zhì)的影響61
4.2.2　作用方式的影響66
4.3　熱修復工藝參數(shù)的影響分析71
4.3.1　對修復區(qū)微裂紋的影響72
4.3.2　對修復區(qū)硬度分布的影響75
第5章　激光熔覆中石墨相的行為變化研究79
5.1　結(jié)合區(qū)石墨行為及周圍組織特征79
5.1.1　石墨的不同形態(tài)與聚集狀態(tài)79
5.1.2　石墨生長方向?qū)�組織分布的影響81
5.2　激光熔覆中石墨相的微裂現(xiàn)象分析83
5.2.1　石墨相尖端裂紋的萌生83
5.2.2　石墨相模型的模擬方法84
5.2.3　石墨相模型的建立及加載85
5.2.4　石墨相區(qū)域的應力分析87
第6章　激光工藝參數(shù)對石墨及環(huán)境相的影響92
6.1　結(jié)合區(qū)石墨中碳原子的擴散行為92
6.2　掃描速度對結(jié)合區(qū)石墨行為變化的影響93
6.3　不同掃描速度下結(jié)合區(qū)石墨的形態(tài)變化96
6.4　激光功率對結(jié)合區(qū)石墨行為變化的影響101
6.4.1　激光功率對石墨溫度環(huán)境的影響101
6.4.2　不同激光功率下結(jié)合區(qū)石墨的形態(tài)變化102
第7章　石墨及環(huán)境相的工藝優(yōu)化研究104
7.1　激光二次掃描工藝的提出104
7.2　激光二次掃描的熱力特征分析106
7.2.1　溫度響應過程106
7.2.2　應力響應過程109
7.3　二次掃描中石墨及環(huán)境相的組織變化115
7.4　激光二次掃描過程中速度的影響117
7.4.1　瞬時熱應力響應分析117
7.4.2　殘余拉應力響應分析118
7.5　二次掃描速度對石墨及環(huán)境相的影響122
第8章　激光熱修復的局部自預熱策略研究125
8.1　激光局部自預熱策略的提出125
8.1.1　預熱策略及模型125
8.1.2　預熱工藝參數(shù)126
8.2　激光局部自預熱數(shù)值模擬126
8.2.1　熱響應溫度場分析126
8.2.2　熱響應應力場分析127
8.3　激光局部自預熱修復實驗130
8.3.1　修復區(qū)組織形貌130
8.3.2　修復區(qū)硬度分布133
第9章　結(jié)合強度剪切測量力學特征研究135
9.1　結(jié)合強度測量方法的比較與選定135
9.1.1　不同結(jié)合強度測量方法對激光修復層的適用性135
9.1.2　結(jié)合強度剪切測量方法的選定與描述136
9.2　結(jié)合強度剪切測量方法的力學模型137
9.2.1　剪切測量方法力學模型的建立138
9.2.2　力學模型的計算結(jié)果分析140
9.3　剪切測量方法的模型優(yōu)化142
9.3.1　力學模型結(jié)構(gòu)的改進142
9.3.2　力學模型的改進及模擬計算142
9.3.3　優(yōu)化模型的應力分析143
第10章　激光修復層結(jié)合強度測試方法設計148
10.1　修復層強度測試裝置設計與制造148
10.1.1　裝置設計148
10.1.2　裝置模型受力分析153
10.1.3　強度測試裝置加工155
10.1.4　剪切強度測量方法優(yōu)化及試驗分析156
10.2　結(jié)合狀態(tài)微觀檢測與綜合評價158
10.2.1　殘余奧氏體158
10.2.2　馬氏體160
10.2.3　石墨161
10.2.4　結(jié)合質(zhì)量表征方法設計163
參考文獻166