Page 22 - 理化检验-物理分册2021年第二期

吕克茂, 等: 简述 2015 年至 2019 年残余应力学术进展

有的冷挤压、 喷丸等金属材料表面强化手段相比, 具 了《 中子衍射残余应力分析技术及其应用》 的报告。
有非接触、 无热影响区、 可控性强以及强化效果显著 中国散裂中子源中科院高能物理研究所胡春明
等突出优点, 自产生以来得到了广泛的关注和研究。 介绍了中子布拉格边透射及其应用。所谓布拉格边

美国公开资料表明, 激光冲击强化技术是美国 F22 透射, 就是布拉格衍射的一个特例, 当衍射角 2 θ=
战斗机发动机维护的标准配备, 可使 F119 发动机 180° 的时候, 在接收距离固定的条件下通过精密测
的风扇和压气机整体叶盘疲劳寿命提高 4~5 倍, 美 定中子飞行时间, 计算其飞行速度, 进一步计算波
军舰载机的着舰尾钩等也采用激光冲击强化技术来 长, 便可测定晶面间距。
提高其疲劳寿命。我国从 20 世纪 90 年代就开始进
行激光冲击强化技术的研究, 由于该技术在国防、 航 4 超声法、 盲孔法的进展与应用
空方面的高度敏感性, 一直受到国外技术封锁, 江苏 北京理工大学徐春广教授研发的超声应力仪利
大学、 中航工业北京航空制造工程研究 所、 温州大 用超声波在材料中的传播速度等参量, 无损检测构件
学、 中国科学院沈阳自动化研究所、 广东工业大学等 内部残余应力的大小及分布, 并可检测切向和法向应
相关单位经多年努力探索取得了很大的进展。 力, 已经在航空航天、 兵器船舶、 管道桥梁、 轨道交通
温州大学冯爱新教授报道了上述单位激光冲击 等领域得到广泛应用, 并形成相应的标准 [ 3 ] 。笔者早
强化技术的最新研究进展, 提出并报道了基于激光 年的研究工作指出, 影响超声传播速度的主要因素是
冲击波的材料组织、 应力状态和性能定量调控技术, 材料和组织结构, 应力状态的影响是次要的。
及其在航空发动机叶片、 汽车关键零部 件、 风电轴 郑州机械研究所印兵胜介绍盲孔法测试残余应
承、 再制造 / 熔覆表面的复合强化, 泵阀、 高端刀具和 力时传统方法是一次钻孔到位, 只能测出孔深范围
工模具的应用研发进展; 介绍了各单位的激光冲击 内的平均残余应力, 而且由于钻头对孔边形成挤压,
强化装备及其应用情况; 介绍了针对不同工程背景 钻孔本身会产生较大的应变, 影响测量精度。国外
下的强化需求的深冷激光冲击和中高温度场氛围的 最新的高速钻孔设备, 采用逐层钻孔, 在表面以下

激光冲击的研究进展, 针对智能化生产组织的系列 1.25 mm 深 度 范 围 内, 可 以 逐 层 测 出 每 一 个

柔性能量吸收层 / 约束层技术研发进展等。就不同 0.05mm 层深上的残 余 应 力。而 且 由 于 采 用 倒 锥

研究与工程背景下的激光冲击强化的残余应力表征 形的钻头, 钻孔本身产生的变形可控制在 ±8 μ m 以
方法、 分布规律、 演化机制、 影响因素、 研究热点等进 内。目前高速钻测残余应力在国内应用逐步展开,
行了系统阐述与探讨。 但设备还依赖进口。盲孔法广泛应用于测量焊缝残
余应力, 来评定焊接质量是否合格。另一重要应用
3 中子衍射和同步辐射
领域是检查振动消除残余应力的效果, 为振动消除
近年来采用中子衍射和同步辐射测定残余应力 残余应力的工艺制定提供依据。采用振动消除残余
的设备和技术有了长足进展。北京科技大学王沿东 应力替代热处理消除残余应力, 可大量节能减排。
等的报告题目为《 同步辐射与中子衍射在工程材料 盲孔法也用于有机玻璃、 玻璃钢等准各向同性材料
服役损伤评估中应用研究》。中国工程物理研究院 的残余应力测试, 并为这些材料的生产和热处理消
陈波作了《 中物院中子衍射残余应力分析平台与应 除残余应力提供帮助。
用》 的报告。中国科学院上海应用物理研究所李丽
5 残余应力的分类及其 X 射线衍射信息表征
作了《 基于同步辐射光源的应变 / 应力分析》 的报告。
中国原子能科学研究院刘蕴韬等介绍了中国先进研 1935年达维金科夫按 X 射线不同衍射效应将内
究堆中子残余应力试验平台。西华大学樊坤阳作了 应力分成 3 类 [ 1 ] 。第I类应力在宏观尺寸范围内平
《 氧化铝基陶瓷复合材料残余应力及其对力学性能 衡, 引起 X 射线衍射谱线位移; 第II类应力在晶粒尺
的影响》 的报告, 其应力测定方法是中子衍射。 寸范围内平衡, 使谱线展宽; 第III类应力在单位晶胞
中国散裂中子源落户东莞, 2017 年出束, 2018 内平衡, 使衍射强度下降。这样定义一方面是未说清
年建设完成。广东省和东莞市邀请张书彦教 授回 楚3类应力间关系, 另一方面也发现多相材料不同晶
国, 创立东莞材料基因高等理工研究院, 拓展中国散 粒间的应力也可以引起谱线位移, 与定义不符。
裂中子源在材料与装备制造领域的应用。张书彦作 德国科学家马赫劳赫对内应力重新定义: 第 I
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