激光衝擊強化理論與技術 李應紅 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李應紅 著

圖書標籤:

• 激光衝擊強化
• 錶麵工程
• 材料科學
• 金屬材料
• 工藝技術
• 機械工程
• 物理冶金
• 強化技術
• 衝擊強化
• 李應紅

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030374592

商品編碼：29779802089

包裝：精裝

齣版時間：2013-03-01

基本信息

書名：激光衝擊強化理論與技術

定價：118.00元

作者：李應紅

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2013-03-01

ISBN：9787030374592

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：精裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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《激光衝擊強化理論與技術》是航空推進技術專傢李應紅教授的**研究成果，金屬材料新型錶麵強化技術——激光衝擊強化進行瞭深入、係統的討論。《激光衝擊強化理論與技術》的齣版將推動衝擊波作用下材料的動態響應、激光衝擊強化技術應用研究，促進激光衝擊強化在飛機/發動機、地麵燃氣輪機等部件上的應用，提高裝備的安全性和可靠性，為*終實現該技術的規模化工業應用提供理論基礎和技術指導。《激光衝擊強化理論與技術》的特色是從激光衝擊強化機理、設備、工藝和應用等方麵，“四位一體”開展研究，係統性強；提齣瞭激光等離子體衝擊波錶麵納米化，並探討瞭相應的機理和應用方法，創新性好；理論結閤實際對具體部件進行激光衝擊強化設計，工程應用價值較高。

內容提要

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激光衝擊強化技術是一種使用韆兆瓦級納秒脈衝激光輻照金屬錶麵，産生高壓等離子體衝擊波，對金屬錶麵進行改性，使其産生殘餘壓應力、高密度位錯和錶麵納米化的新技術。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麵。《激光衝擊強化理論與技術》係統瞭介紹激光衝擊強化理論和技術，主要內容包括：激光誘導等離子體衝擊波原理及在介質中傳播的特性，衝擊波作用下材料錶層殘餘應力場和錶麵納米化及其提高疲勞性能的規律和機理，激光衝擊強化應用技術和規範等

目錄

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作者介紹

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李應紅教授，1963年1月生，空軍工程大學航空等離子體動力學國防科技重點實驗室和飛機推進係統軍隊重點實驗室主任，航空宇航推進理論與工程國傢重點學科建設責任人，擔任國傢安全重大基礎研究首席專傢。曾當選全國科技工作者、全軍英模代錶大會代錶，入選首批新世紀百韆萬人纔工程*人選、國傢教育部“新世紀人纔支持計劃”，獲中國工程院“光華工程科技奬青年奬”、中國科協“求是傑齣青年實用工程奬”、軍隊傑齣專業技術人纔奬，享受特殊津貼。獲國傢科技進步一等奬1項，三等奬1項，國傢教學成果二等奬1項，軍隊科技進步一等奬3項、二等奬6項，軍隊教學成果一等奬2項，發明20項（13項排名）。發錶論文130餘篇，SCI、EI、ISTP收錄102篇，齣版專著1部，參編國外專著4部。

文摘

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序言

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激光衝擊強化：一種精細化的材料錶麵處理技術 引言 在現代工程領域，材料的性能往往成為製約技術進步的關鍵瓶頸。尤其是對於承載高應力、經曆復雜載荷的構件，其錶麵的微觀結構和宏觀性能直接決定瞭整體的可靠性和使用壽命。傳統的材料強化手段，如熱處理、機械加工等，雖然能夠改善材料性能，但在精度、可控性以及對材料微觀結構的細緻調控方麵存在一定局限。正是在這樣的背景下，激光衝擊強化（Laser Shock Peening, LSP）技術應運而生，並迅速發展成為一種備受矚目的先進材料錶麵處理技術。它以激光為能量源，通過瞬時高壓衝擊，在材料錶麵誘導産生塑性變形，從而顯著提升材料的抗疲勞、耐磨損、抗應力腐蝕等性能，為眾多高科技領域提供瞭強有力的技術支撐。 一、 激光衝擊強化的基本原理 激光衝擊強化技術的核心在於利用高能量激光脈衝與材料錶麵相互作用産生的瞬時高壓。其基本過程可以概括為以下幾個關鍵步驟： 1. 約束層（Water Layer）的形成與能量吸收： 通常，激光衝擊強化處理時，會在金屬工件錶麵覆蓋一層透明的約束層，最常見的是水。當高能量激光脈衝穿透約束層，照射到金屬錶麵時，激光能量被金屬錶麵極小的區域吸收，導緻該區域的材料瞬間被加熱至極高的溫度，並發生等離子化。 2. 等離子體羽的膨脹與衝擊波的産生： 吸收瞭激光能量的材料瞬間汽化，形成一個極高溫、高密度的等離子體羽。該等離子體羽在慣性作用下，會以極高的速度嚮外膨脹。由於約束層的存在，等離子體羽的膨脹受到限製，從而産生一個極高的、短時存在的壓力。這個壓力可以達到幾GPa到幾十GPa，其上升速率極快（納秒量級）。 3. 衝擊波在材料內部的傳播： 産生的瞬時高壓作用於材料錶麵，形成一個強烈的壓縮衝擊波。該衝擊波以極高的速度（接近材料中聲速）嚮材料內部傳播。 4. 塑性變形的誘導： 當衝擊波的峰值壓力超過材料的屈服強度時，會在材料錶麵及其近錶麵區域（通常為幾十到幾百微米深度）誘導産生顯著的塑性變形。這種塑性變形不是簡單的錶麵擦傷，而是由位錯的産生、運動和纏結所引起的晶格結構的改變。 5. 殘餘壓應力的形成： 衝擊波在傳播過程中，會經過彈性變形和塑性變形的區域。當衝擊波從材料內部傳播到自由錶麵時，其行為會發生改變，壓力急劇下降。而在衝擊波傳播過程中，尤其是當衝擊波的某個部分受阻於更深層材料的阻礙而發生反射，或者在衝擊波傳播過程中，塑性變形的區域與彈性變形區域之間産生應力差時，會在材料錶麵及其近錶麵區域留下永久性的殘餘壓應力。這種殘餘壓應力是激光衝擊強化最核心的強化機製。 二、 激光衝擊強化的技術參數與影響因素 激光衝擊強化的效果受到多種技術參數的影響，精細地控製這些參數對於獲得最優的強化效果至關重要。 1. 激光參數： 激光波長： 不同的波長對材料的吸收率有影響，進而影響等離子體的産生效率。 激光能量密度（Fluence）： 這是影響衝擊波強度和塑性變形深度的最關鍵參數。能量密度過低，無法有效誘導塑性變形；能量密度過高，可能導緻錶麵熔化、燒蝕，甚至材料損傷。 脈衝寬度： 激光脈衝的寬度決定瞭等離子體的形成和壓力加載的時間。通常采用納秒級的短脈衝。 重復頻率： 對於連續處理，重復頻率影響處理效率和纍積效應。 2. 約束層參數： 約束層材料： 常見如水、透明塑料薄膜等，其選擇影響能量傳遞和衝擊波的衰減。 約束層厚度： 適中的厚度能夠有效地約束等離子體膨脹，産生更高的衝擊壓力，同時避免過度的能量損耗。 3. 材料特性： 材料的屈服強度和彈性模量： 這些參數決定瞭材料抵抗塑性變形的能力，以及衝擊波的傳播速度。 材料的熱物理性能： 如熱導率、比熱容等，影響能量吸收和等離子體溫度的形成。 晶體結構和微觀組織： 不同晶體結構和微觀組織的材料，其位錯行為和變形機製可能存在差異，從而影響強化效果。 4. 工藝參數： 衝擊區域重疊率（Overlap）： 為瞭獲得連續的強化區域，通常需要將相鄰的激光衝擊區域進行重疊。重疊率的大小影響強化區域的均勻性和整體性能提升的程度。 衝擊角度： 激光束與材料錶麵的夾角會影響能量的吸收和衝擊波的傳播方嚮。 三、 激光衝擊強化的強化機製與效果 激光衝擊強化通過在材料錶麵誘導塑性變形，主要帶來以下幾個方麵的強化效果： 1. 引入高強度殘餘壓應力： 這是激光衝擊強化最顯著的機製。深層、高強度的殘餘壓應力能夠有效地抵消外加的拉應力，從而提高材料的抗疲勞性能。即使在構件工作時承受拉應力，這些拉應力也會被錶麵的壓應力部分抵消，降低瞭疲勞裂紋萌生和擴展的驅動力。 2. 顯微組織細化與位錯密度增加： 激光衝擊過程引起的瞬時塑性變形，會激活材料內部的位錯運動，産生大量的位錯。這些位錯會相互纏結、釘紮，形成位錯牆和位錯胞等亞結構，阻礙位錯的進一步運動，從而提高材料的屈服強度和硬度。同時，部分材料在衝擊作用下可能會發生動態迴復或動態再結晶，導緻晶粒細化，進一步改善材料的力學性能。 3. 錶麵形貌改變： 激光衝擊會使材料錶麵産生一定的微觀起伏，但通常在可控範圍內。在某些情況下，這種輕微的錶麵形貌改變甚至可能帶來一定的抗磨損性能提升。 四、 激光衝擊強化的優勢與應用領域 相較於傳統的錶麵強化技術，激光衝擊強化技術展現齣獨特的優勢： 高精度和可控性： 激光的聚焦特性使得處理區域非常精細，可以精確控製強化區域和深度，適用於復雜形狀的工件。 無接觸處理： 激光是非接觸式處理，不會對工件錶麵造成機械損傷，尤其適閤於精密部件。 處理範圍廣： 適用於各種金屬材料，包括但不限於鋁閤金、鈦閤金、鋼、鎳基閤金等。 環境友好： 相較於一些需要使用化學試劑的錶麵處理方法，激光衝擊強化更加環保。 性能提升顯著： 在疲勞壽命、耐磨性、抗應力腐蝕等方麵的提升效果非常顯著。 基於以上優勢，激光衝擊強化技術在多個高科技領域得到瞭廣泛應用： 航空航天： 飛機發動機葉片、起落架、機體結構件等，這些部件承受極端載荷和惡劣環境，激光衝擊強化能夠顯著提高其抗疲勞和抗應力腐蝕性能，保障飛行安全。 汽車工業： 齒輪、麯軸、連杆等關鍵發動機零部件，以及懸架係統、刹車盤等，激光衝擊強化可以提高這些部件的耐磨性和疲勞壽命，提升汽車的可靠性和使用壽命。 能源領域： 燃氣輪機葉片、核電站關鍵構件、石油化工設備等，這些設備在高溫、高壓、腐蝕性環境下運行，激光衝擊強化能夠有效抵抗疲勞破壞和應力腐蝕。 醫療器械： 植入式醫療器械，如人工關節、骨科植入物等，其錶麵性能直接關係到患者的健康和壽命，激光衝擊強化能夠提高其耐磨損和抗腐蝕性能。 精密機械： 高精度軸承、模具、光學元件等，激光衝擊強化能夠提高其錶麵精度和使用壽命。 五、 發展趨勢與未來展望 隨著激光技術和材料科學的不斷進步，激光衝擊強化技術也在持續發展。未來的發展方嚮可能包括： 更高效、更緊湊的激光器： 提高激光器的能量轉換效率，減小設備體積，降低成本。 智能化控製係統： 實現更精確的工藝參數自動調節，提高處理的一緻性和效率。 多功能集成： 將激光衝擊強化與其他錶麵處理技術（如激光錶麵重熔、激光焊接）相結閤，實現更復雜的功能。 新型約束層材料與方法： 探索更優化的約束層材料和工藝，進一步提高衝擊壓力和塑性變形深度。 理論模擬與仿真： 結閤先進的數值模擬技術，更深入地理解激光衝擊過程中的微觀機製，指導工藝優化。 結論 激光衝擊強化技術以其獨特的物理機製和顯著的性能提升效果，已成為現代工程材料錶麵處理領域的重要一員。它通過精確控製激光能量，在材料錶麵誘導産生高強度的殘餘壓應力，顯著提高瞭材料的抗疲勞、耐磨損和抗應力腐蝕性能。隨著技術的不斷成熟和應用領域的不斷拓展，激光衝擊強化必將在推動高科技産業發展，提升産品可靠性和使用壽命方麵發揮越來越重要的作用。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《極端環境高熵閤金的設計、製備與性能評價》時，我的第一感覺是：這絕對是冶金領域當前的熱點和難點所在。高熵閤金本身就代錶著材料科學的前沿方嚮，它挑戰瞭傳統閤金設計的“主元”概念，用等摩爾或接近等摩爾的五種以上元素創造齣全新的微觀結構和性能空間。這本書如果能係統梳理從第一性原理計算指導下的成分設計，到熔煉、快速凝固等製備工藝的優化路徑，那簡直就是一本寶典。我特彆關注“極端環境”這四個字，它意味著書中可能涉及高溫抗氧化、超低溫脆性、強輻照損傷抵抗能力等，這些都是航空航天、核能等尖端領域對材料的苛刻要求。我希望作者能提供詳盡的相穩定性和析齣動力學分析，畢竟高熵閤金的微觀結構穩定性是其大規模應用的最大障礙。如果能看到不同元素組元對局域應變場和位錯運動的影響的詳細論述，那這本書的價值就無可估量瞭。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本《多尺度數值模擬在材料斷裂力學中的應用進展》，我立刻感受到瞭它強烈的計算導嚮性。現在的材料研究，實驗和理論越來越離不開強大的計算工具支撐。這本書顯然是聚焦於如何用數值方法，從原子尺度的分子動力學模擬（MD），過渡到介觀尺度的有限元分析（FEM），乃至宏觀尺度的結構分析，來實現對材料裂紋萌生、擴展和最終失效過程的精確預測。我非常期待書中能有關於不同尺度模擬方法之間的耦閤技術，比如如何將MD的結果映射到FEM模型的初始條件中，這種跨尺度的信息傳遞是數值模擬中最具挑戰性的部分。另外，對於本構關係模型的建立，尤其是針對復雜加載路徑下的非綫性材料行為，如果能有深入的探討和代碼實現層麵的指導，那對於工程應用層麵的讀者來說，無疑是巨大的福音。希望它能清晰地闡述每種方法的適用範圍、計算成本以及精度限製，避免新手盲目套用。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀走的是一種極簡的學術風，書名是《錶麵工程技術在精密機械中的抗磨損策略》。這讓我聯想到我們日常生活中遇到的各種機械零部件的壽命問題，磨損是不可避免的緻命傷。這本書的重點顯然是如何通過改性材料錶麵來大幅提升其耐磨性能，同時又不犧牲基體的韌性。我猜內容會非常務實，涵蓋熱噴塗、PVD/CVD鍍膜、滲碳滲氮等多種經典的錶麵處理技術。但我更希望看到的是結閤瞭納米結構和功能梯度材料的最新錶麵改性理念，例如如何通過構建自潤滑或超硬的復閤塗層來應對高接觸應力。如果書中能詳細對比不同工藝在特定工況下的優劣勢，比如在真空環境、高濕度環境下的錶現差異，並提供實際的工藝參數窗口，那它就從一本理論參考書變成瞭一本實用的“工具手冊”。

評分☆☆☆☆☆

最近在書店淘到一本關於材料科學的書，雖然具體內容我還沒來得及細看，但光是看書名和裝幀就讓人眼前一亮。《先進材料的微觀結構調控及其力學性能演化》這個標題聽起來就充滿瞭深度和前沿性。我猜這本書很可能會深入探討材料在不同尺度下的結構變化，比如晶界、位錯、以及更細微的原子排列，是如何影響宏觀上的強度、韌性和疲勞壽命的。而且，“力學性能演化”這個詞意味著它不隻是靜態的分析，更會涉及材料在受力過程中的動態響應和隨時間推移的性能變化，這對於理解工程結構的安全性和可靠性至關重要。我尤其期待它能提供一些最新的實驗技術，比如同步輻射、高分辨透射電鏡在實時觀測材料變形過程中的應用案例。如果書中能結閤大量的圖錶和案例分析，那就太完美瞭，能幫助我們這些初學者快速建立起從微觀到宏觀的完整認知框架。這本書的厚度看起來也相當可觀，想必內容詳實，絕對值得我花時間沉下心來鑽研一番。

評分☆☆☆☆☆

我最近在關注增材製造（3D打印）金屬部件的質量控製問題，正好看到這本書的標題是《激光增材製造金屬零件的缺陷控製與後處理優化》。這本書直擊瞭增材製造從實驗室走嚮工業化應用的核心痛點。打印過程中産生的孔隙率、未熔閤、殘餘應力以及層間結閤不良，都是製約其可靠性的關鍵因素。我希望作者能深入剖析這些缺陷的形成機理，是粉末質量問題、激光能量密度控製不當，還是冷卻速率過快導緻的？更重要的是，關於“後處理優化”，我期待看到有關熱等靜壓（HIP）、熱處理（如均勻化、時效）對消除內部缺陷、細化晶粒、降低殘餘應力的量化研究數據。如果書中能提供一套基於缺陷掃描檢測（如CT掃描）結果的反嚮工程優化流程，指導我們如何調整打印參數來預先規避這些問題，那麼這本書的價值就不僅僅停留在解釋現象，而是上升到瞭解決實際問題的層麵。