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激光强化冲击技术增强飞机可靠性和延寿
上传时间:2017-7-17  点击数:
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美国辛辛那提大学工程与应用科学学院机械和材料工程系S.R. "Manny" Mannava和Vijay K. Vasudevan两位教授同欧洲空中客车公司合作,展开研究,研究目的是使飞机更有弹性、更持久和更有效率。他们的研究,利用激光改变金属物理、机械和环境性能,延长寿命的同时,使其强度更大、更耐用,且更加耐腐蚀。这一过程被称为激光冲击技术,简称LSP。

通俗点来讲,LSP就是由几个激光器串联组成一个复杂的激光系统,用红外线光束照射金属的一部分,通常是照射用于飞机结构和组件的铝、钛或镍基超合金;用激光深深地压缩和改变金属结构,增强其性能。

金属经过加工,其表面出现一种成脊状的几何网格,那就是增强其抗疲劳和抗腐蚀性样品的一部分。举几个例子来说,每一个样品都要经过一些列严格的处理和压力、温度和环境测试,其结构和化学性能需要从它的纳米结构进行评估。

尽管LSP听起来相当简单,但是它绝不普通,辛辛那提大学是美国唯一一所提供LSP用于研究和开发的大学,是俄亥俄州先进材料设备激光冲击处理中心的原型。该中心是近期刚刚成立的,获得了俄亥俄州第三前沿计划项目三百万美金的拨款。据悉,是通用电气公司开发的这项技术,并申请了专利;通用公司于2005年将原始设备和技术赠给了辛辛那提大学。

Mannava教授解释说,“重要的飞机组件是用耐高压、抗疲劳和耐腐蚀的高强度材料制成的。一旦这些重要组件失效,飞机可靠性将会大打折扣。我们假设,我们用激光冲击技术对这些组件施加深深的、压缩的、剩余的压力,我们谨慎地用控制性的方法来增强金属的性能,使其不易失效。这个过程可能也包含很多的失败,应该是会出现的。”

   Vasudevan教授说:“当我们确认金属自身不会因疲劳、裂缝或腐蚀失效,我们就会用这项技术增强原型所需大块金属的性能,最终实现大规模生产。我们也会进行基础研究,以进一步理解这项技术对于材料性能的作用,从而优化这项技术在未来特定领域的应用。”    同空中客车合作的这个LSP项目,是辛辛那提大学以研究服务商业、作为创新孵化器愿景的最新表现。就在一年前,辛辛那提大学成立了辛辛那提大学研究所(简称UCRI),旨在将企业同各种资源、实验室、学院教师和辛辛那提大学的研究项目连接起来。UCRI已经在广泛领域发挥了巨大作用,增强了大学对企业的贡献。

   辛辛那提大学研究所CEO David Linger表示,“同一所大学合作,有时候是令人敬畏的,势头不可阻挡。有很多的学院、教师和设施可用,更不用说各种各样水平的学生经验,从本科到研究生到博士后的各种资源。我们消除麻烦,使企业同辛辛那提大学的精英们之间联系起来更容易,加速新产品、加工和创新的路径。”

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