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基于位错密度的激光冲击喷丸诱导晶粒细化研究

DOI：10.1016/j.optlastec.2019.105827 期刊：Optics & Laser Technology 出版年份：2020 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 激光冲击强化（LSP）是一种创新表面处理技术。研究表明，LSP诱导的晶粒细化能有效改善材料表面性能并延长金属构件使用寿命。本研究采用包含基于位错密度的本构模型及激光冲击波时空分布的三维有限元模型，模拟LSP诱导晶粒细化过程。针对铜材料多次LSP处理的数值模拟显示，预测的位错胞尺寸与重复冲击形成的凹坑形貌均与实验结果高度吻合，验证了该位错密度三维有限元模型的有效性?；谕虲P-Ti多次LSP处理的数值模拟，系统研究了激光光斑重叠率与激光功率密度（峰值冲击波压力）对LSP诱导晶粒细化效果的影响。
作者： Cheng Wang，Long Wang，Chuan-Li Wang，Kun Li，Xiao-Gui Wang
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研究概述 实验方案

研究目的

模拟激光冲击强化（LSP）诱导的晶粒细化过程，并研究激光光斑重叠比和激光功率密度对LSP诱导晶粒细化的影响。

研究成果

该三维有限元模型结合了基于位错密度的本构模型以及激光冲击波压力的时空分布，能够模拟激光喷丸诱导的晶粒细化过程。通过将预测的位错胞尺寸和凹坑形貌与实验结果进行对比，验证了模型的有效性。研究发现，增大激光光斑重叠率和激光功率密度可使位错胞尺寸更小且分布更均匀，表明晶粒细化效果得到改善。

研究不足

该研究的局限性在于基于位错密度的材料本构模型假设以及激光冲击波压力的时空分布。该模型未考虑孪晶和层错束——这些是较高激光冲击波压力下的主要缺陷结构。

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