Ti-6Al-4V激光冲击强化及其微结构响应分析

罗新民¹，赵广志¹，张永康²，陈康敏^1,3，罗开玉²，任旭东²

1. 江苏大学材料科学与工程学院2. 江苏大学机械工程学院3. 江苏大学分析测试中心

摘 要：使用Nd³⁺:YAG脉冲激光器产生的脉冲能量为12.5 J,频率10 Hz,波长1064 nm的脉冲激光研究了强激光冲击下的Ti-6Al-4V合金表面响应,用SEM和TEM及IFFT方法分析了激光冲击强化造成的微结构响应.结果表明,激光冲击可使Ti -6Al- 4V合金表面硬度增加80%以上,残余压应力达到500 MPa以上.在激光冲击产生的超高能量和超高应变率作用下,具有α/β两相结构的Ti-6Al-4V合金的激光冲击强化效应表现出明显的择优倾向.在较低冲击能量下,β相优先获得形变强化;在较高的冲击能量下,α和β相才能同时获得相当的形变强化,且优先强化相出现过饱和强化现象.位错增殖是冲击强化的主要微观机制,增殖形式多为定向发射和位错偶极子,α和β相则以半共格方式协调形变;在冲击强化区域内呈现应变屏蔽现象,其源于形变缺陷的自组织,是材料在激光冲击形变时的微观约束条件和激光冲击单点累积形变方式以及α/β两相的相间强度与结构差异共同作用所致.

关键词：激光冲击;材料响应;钛合金;表面强化;微结构;