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激光沖擊工藝對(duì)低應(yīng)變速率下AZ31鎂合金應(yīng)力腐蝕性能的影響

鎂合金的低密度、高比強(qiáng)度和剛度、吸振、優(yōu)良的鑄造與切削加工性能已經(jīng)引起汽車、飛機(jī)、計(jì)算機(jī)、移動(dòng)通信等領(lǐng)域的極大關(guān)注，但較差的耐磨和耐蝕性能限制了其廣泛應(yīng)用，特別是鎂合金對(duì)點(diǎn)蝕和應(yīng)力腐蝕裂紋（SCC）等局部腐蝕高度敏感。這種腐蝕行為在很大程度上受表面雜質(zhì)、晶粒尺寸、顯微組織分布以及殘余應(yīng)力影響。已經(jīng)開發(fā)了多種表面處理工藝并得到應(yīng)用，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，激光沖擊工藝（LSP）在提高摩擦學(xué)性能和而腐蝕性能方面是十分有效的。本項(xiàng)研究的目的在于使用低應(yīng)變速率方法考察經(jīng)LSP處理的AZ31鎂合金在3.5%NaCl水溶液和空氣中的SCC性能。

為了進(jìn)行LSP，在需要處理的區(qū)域施加雙層涂膜，第一層薄膜材料的組成（如黑色涂料）是激光束不能穿過(guò)的，直接覆蓋在工件表面；第二層是能夠通過(guò)激光束的（如水），蓋在不透光層之上。來(lái)自Q鍵激光器的激光脈沖能量密度超越某個(gè)門檻值且經(jīng)過(guò)聚焦的激光束穿透透明層并被隔光層吸收，隔光層表面形成一薄層蒸汽，繼續(xù)吸收激光束的能量后變成等離子體，透明層阻止等離子體膨脹并使等離子體壓力快速上升形成高壓等離子體，當(dāng)激光束的能量密度在0.1～10GW/cm2時(shí)，產(chǎn)生的沖擊波壓力在1GPa～1TPa范圍內(nèi)。沖擊波引起的塑性變形使金屬表面改性，提高性能和控制表面裂紋的擴(kuò)展。

研究結(jié)果表明，經(jīng)LSP處理后，AZ31鎂合金的晶粒明顯細(xì)化，拉伸強(qiáng)度提高，在靠近表面處產(chǎn)生殘余壓縮應(yīng)力。由于細(xì)晶粒和殘余壓縮應(yīng)力的作用，使SCC抗力提高。在NaCl溶液中的斷裂模式是晶間斷裂和準(zhǔn)解理穿晶斷裂的混合。

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第5期

作者：X.C.Li et al

編譯：張英才