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激光強化沖擊技術增強飛機可靠性和延壽
Date:2017-7-17  Hits:

美國辛辛那提大學工程與應用科學學院機械和材料工程系S.R. "Manny" Mannava和Vijay K. Vasudevan兩位教授同歐洲空中客車公司合作,展開研究,研究目的是使飛機更有彈性、更持久和更有效率。他們的研究,利用激光改變金屬物理、機械和環境性能,延長壽命的同時,使其強度更大、更耐用,且更加耐腐蝕。這一過程被稱為激光沖擊技術,簡稱LSP。

通俗點來講,LSP就是由幾個激光器串聯組成一個復雜的激光系統,用紅外線光束照射金屬的一部分,通常是照射用于飛機結構和組件的鋁、鈦或鎳基超合金;用激光深深地壓縮和改變金屬結構,增強其性能。

金屬經過加工,其表面出現一種成脊狀的幾何網格,那就是增強其抗疲勞和抗腐蝕性樣品的一部分。舉幾個例子來說,每一個樣品都要經過一些列嚴格的處理和壓力、溫度和環境測試,其結構和化學性能需要從它的納米結構進行評估。

盡管LSP聽起來相當簡單,但是它絕不普通,辛辛那提大學是美國唯一一所提供LSP用于研究和開發的大學,是俄亥俄州先進材料設備激光沖擊處理中心的原型。該中心是近期剛剛成立的,獲得了俄亥俄州第三前沿計劃項目三百萬美金的撥款。據悉,是通用電氣公司開發的這項技術,并申請了專利;通用公司于2005年將原始設備和技術贈給了辛辛那提大學。

Mannava教授解釋說,“重要的飛機組件是用耐高壓、抗疲勞和耐腐蝕的高強度材料制成的。一旦這些重要組件失效,飛機可靠性將會大打折扣。我們假設,我們用激光沖擊技術對這些組件施加深深的、壓縮的、剩余的壓力,我們謹慎地用控制性的方法來增強金屬的性能,使其不易失效。這個過程可能也包含很多的失敗,應該是會出現的。”

   Vasudevan教授說:“當我們確認金屬自身不會因疲勞、裂縫或腐蝕失效,我們就會用這項技術增強原型所需大塊金屬的性能,最終實現大規模生產。我們也會進行基礎研究,以進一步理解這項技術對于材料性能的作用,從而優化這項技術在未來特定領域的應用。”    同空中客車合作的這個LSP項目,是辛辛那提大學以研究服務商業、作為創新孵化器愿景的最新表現。就在一年前,辛辛那提大學成立了辛辛那提大學研究所(簡稱UCRI),旨在將企業同各種資源、實驗室、學院教師和辛辛那提大學的研究項目連接起來。UCRI已經在廣泛領域發揮了巨大作用,增強了大學對企業的貢獻。

   辛辛那提大學研究所CEO David Linger表示,“同一所大學合作,有時候是令人敬畏的,勢頭不可阻擋。有很多的學院、教師和設施可用,更不用說各種各樣水平的學生經驗,從本科到研究生到博士后的各種資源。我們消除麻煩,使企業同辛辛那提大學的精英們之間聯系起來更容易,加速新產品、加工和創新的路徑。”

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