振動時效技術(shù)研究進展

劉春澤，楊雪梅，周紅生，高琦，許小芳

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振動時效技術(shù)研究進展

劉春澤1，楊雪梅2，周紅生1，高琦1，許小芳1

(1. 中國科學(xué)院聲學(xué)研究所東海研究站，上海201815； 2. 中國工程物理研究院化工材料研究所，四川綿陽621900)

振動時效技術(shù)以低能耗、低成本、高效率、高環(huán)保等優(yōu)點，已成為降低構(gòu)件殘余應(yīng)力的標準工藝。介紹了振動時效技術(shù)降低殘余應(yīng)力的宏觀及微觀機理；針對基于振動時效原理衍生了頻譜諧波時效技術(shù)，高頻微觀激振時效技術(shù)和超聲振動時效技術(shù)，分析了各自的技術(shù)特點和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀；介紹了無損檢測方法在振動時效效果評估的技術(shù)特點和應(yīng)用；總結(jié)振動時效技術(shù)的發(fā)展概況，提出今后的發(fā)展趨勢和研究方向。

振動時效；殘余應(yīng)力；X射線衍射；超聲波

0 引言

在對材料進行機械或熱加工的過程中，由于不同部位受力或受熱程度不同，不均勻的塑性變形(包括由溫度等引起的不均勻體積變化)致使材料內(nèi)部在產(chǎn)生應(yīng)力的各種因素不存在時(如外力去除，溫度已均勻等)，依然存在并且自身保持平衡的彈性應(yīng)力，即殘余應(yīng)力[1]。殘余應(yīng)力在材料學(xué)研究和工程實踐中是一個廣泛而重要的問題，其對材料的影響可分為兩方面：殘余應(yīng)力的存在對材料的疲勞強度及尺寸穩(wěn)定性等均造成不利影響，同時，出于改善材料性能的目的，在材料表面還要人為地引入壓應(yīng)力。在材料構(gòu)件加工制造的過程中，不可避免地在部件內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力，因此將其去除或加以松弛，并進一步通過再分布加以調(diào)整是很有必要的。

為降低和調(diào)整殘余應(yīng)力，通常應(yīng)采用時效技術(shù)。按照方式的不同，可分為自然時效(Natural Stress Relief，NSR)、熱時效(Thermal Stress Relief，TSR)[2]以及振動時效(Vibration Stress Relief，VSR)[3]技術(shù)。其中NSR是把構(gòu)件在自然條件下放置較長一段時間，以使殘余應(yīng)力逐漸松弛。自然時效法對構(gòu)件的尺寸穩(wěn)定性較好，方法簡單易行，但生產(chǎn)周期長、效率低，不能適應(yīng)現(xiàn)代加工技術(shù)的需要。TSR是通過對構(gòu)件進行一定溫度的熱處理以降低材料的屈服極限，從而在高溫下較快地完成塑性變形來釋放殘余應(yīng)力[4-5]。目前TSR方法已在工業(yè)上獲得廣泛應(yīng)用，在合理的工藝下，能夠獲得很好的時效效果。但是該技術(shù)也存在一定的局限性，熱處理設(shè)備費用較高，特別是對于大型、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的構(gòu)件，需要建立大空間的熱處理裝置，對能源消耗大，且熱處理過程對環(huán)境有一定污染。另外，構(gòu)件可能出現(xiàn)熱處理變形的問題，同時也可能引入新的殘余應(yīng)力[6-10]，降低了熱時效處理效果。

將構(gòu)件在交變外力作用下進行一定時間的共振，以降低其殘余應(yīng)力的一種時效方法[11-12]，即振動時效技術(shù)。與傳統(tǒng)熱時效技術(shù)相比，其操作時間短，僅需幾十分鐘，而熱時效至少需要一天；設(shè)備簡單易于搬動，實施環(huán)境條件靈活；成本低，可節(jié)省費用90%以上，特別是不需建造大型窯爐；殘余應(yīng)力降低效果好；節(jié)能環(huán)保，可節(jié)省能源90%以上。目前振動時效技術(shù)已部分取代熱時效，其應(yīng)用領(lǐng)域已覆蓋金屬構(gòu)件制造、焊接、鑄造等[13-16]，成為許多國家制造機械構(gòu)件時必須使用的工藝。近年來，隨著技術(shù)不斷進步，振動時效機理和技術(shù)手段不斷進步，已研究開發(fā)了多種基于不同原理和特殊應(yīng)用的振動時效工藝，有力地推動了振動時效技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用與推廣。

1 振動時效技術(shù)

1.1 振動時效技術(shù)機理

振動時效是用激振設(shè)備在構(gòu)件殘余應(yīng)力集中處施加等幅交變循環(huán)激振力，構(gòu)件在共振狀態(tài)下獲得較大的激振動應(yīng)力，在某個方向上的合應(yīng)力超過材料的屈服極限，該處會產(chǎn)生屈服變形，引起殘余應(yīng)力松弛并釋放出來，使殘余應(yīng)力均勻分布[17]。這種方法不僅能有效地降低峰值殘余應(yīng)力，而且能使整體殘余應(yīng)力值下降。

圖1 等幅循環(huán)應(yīng)變下的應(yīng)力應(yīng)變曲線

要消除或減小工件中的殘余應(yīng)力，必須滿足以下條件：

(2) 隨著振動時效時間的增長，構(gòu)件內(nèi)部的殘余應(yīng)力會由于發(fā)生塑性屈服而下降。當(dāng)殘余應(yīng)力降低到與振動應(yīng)力疊加后等于新的屈服極限時，構(gòu)件內(nèi)的將達到平衡，使構(gòu)件尺寸穩(wěn)定性得到提高。

從微觀角度來看，殘余應(yīng)力降低的本質(zhì)是通過某種微觀或局部的塑性變形使構(gòu)件中的彈性應(yīng)變能逐漸釋放的過程。構(gòu)件晶體內(nèi)有大量位錯存在，在循環(huán)應(yīng)變下，位錯克服阻力產(chǎn)生滑移，使晶體產(chǎn)生微觀塑性變形，殘余應(yīng)力的峰值降低，使構(gòu)件原來的內(nèi)應(yīng)力場發(fā)生改變，內(nèi)應(yīng)力降低并重新分布,進而達到平衡。在振動交變應(yīng)力的連續(xù)激勵下，會不斷被激發(fā)出位錯。隨著不斷對構(gòu)件施加循環(huán)應(yīng)力，位錯將會變得更加均勻，位錯的移動，即晶體屈服的開始，此時材料開始發(fā)生塑性變形。上述過程將會使應(yīng)力集中區(qū)的應(yīng)力減小，殘余應(yīng)力的峰值降低。

1.2 振動時效技術(shù)研究進展

1.2.1 頻譜諧波時效技術(shù)

頻譜諧波時效技術(shù)[18]與傳統(tǒng)振動時效技術(shù)最大的區(qū)別在于振動頻率尋找方式的不同。

傳統(tǒng)振動時效技術(shù)首先通過激振電機以不同的頻率激振，經(jīng)過頻率掃描，尋找振幅較大的頻率點，作為共振頻率，并以此頻率進行激振。頻譜諧波時效技術(shù)是通過傅里葉頻譜分析方法，可一次分析獲得構(gòu)件的多個諧振頻率，再進行選擇某幾個頻率點進行振動時效處理。頻譜諧波時效技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢：用頻譜分析來確定共振峰值，極大地縮短了尋找時間；可自動制定工藝，與掃頻方式相比，處理方法程序簡單，時效效果穩(wěn)定；可選擇多振型處理，適用于復(fù)雜工件的殘余應(yīng)力處理。

頻譜諧波時效技術(shù)目前仍是相關(guān)研究的熱點之一，針對各類不同尺寸、類型的構(gòu)件發(fā)展了多種工藝。楊蔚等[19]采用頻譜諧波時效法和超聲沖擊處理法對鋁合金型材焊接件進行了消除殘余應(yīng)力聯(lián)合處理實驗，測定了接頭處接近焊縫區(qū)的殘余應(yīng)力(見表1)。由表1可見，經(jīng)頻譜諧波處理后的接頭整體殘余應(yīng)力下降33.7%，再經(jīng)過超聲沖擊處理后，使殘余應(yīng)力下降58.9%，且總體殘余應(yīng)力下降到70 MPa以下，顯著提高了接頭的力學(xué)性能。

表1 頻譜諧波及超聲沖擊前后殘余應(yīng)力及其下降率[19]

趙長喜等[20]通過理論和實驗對比研究了熱時效和頻譜諧波時效技術(shù)。實驗表明，頻譜諧波技術(shù)相對熱處理時效技術(shù)具有很大優(yōu)勢，特別是對大尺寸、高強度、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的特殊構(gòu)件(見圖2)，優(yōu)勢更加明顯，在航天器制造中具有很高的應(yīng)用價值。

圖2 頻譜諧波時效消除應(yīng)力處理的大型框類薄壁工件[20]

李云等[21]研究了降低LC52熱處理時效的強化鋁合金焊接構(gòu)件殘余應(yīng)力的技術(shù)，分別對三種不同時效工藝進行了比較，發(fā)現(xiàn)合理的振動時效工藝是降低焊接殘余應(yīng)力的一種較理想的方法。利用ZSX-05振動時效設(shè)備對鋁合金結(jié)構(gòu)件(管箱體)進行處理，分別對振動前后構(gòu)件上不同位置的殘余應(yīng)力變化進行測量(見圖3)，焊接殘余應(yīng)力降低率可以達到40%以上。

頻譜諧波時效技術(shù)在有效地降低和調(diào)整殘余應(yīng)力的同時，也存在一定的不足：構(gòu)件的宏觀變形較大，易造成疲勞損傷；振源由電機驅(qū)動，激振頻率低，難以達到小尺寸構(gòu)件的諧振頻率，達不到理想的時效作用效果。因此，采用較高的頻率進行激振成為振動時效技術(shù)的研究熱點之一。

1.2.2 高頻激振時效技術(shù)

一般的振動時效激振頻率在200 Hz以內(nèi)，常規(guī)振動時效的振幅較高，常常會導(dǎo)致被處理工件疲勞損傷。高頻微觀激振時效是以高頻機械振動信號(頻率大于1 kHz)對構(gòu)件進行激勵，使組成構(gòu)件的晶粒在高頻振動中獲得更高能量以發(fā)生塑性變形，以達到降低或調(diào)整殘余應(yīng)力的效果。高頻激振時效可在小振幅下實現(xiàn)共振，不易導(dǎo)致構(gòu)件破壞與損傷；裝置體積較小，可使小型構(gòu)件實現(xiàn)共振，同樣也可以處理大型構(gòu)件的微小結(jié)構(gòu)，與低頻振動時效相比，其應(yīng)用范圍得到了拓展。

圖3 振動時效處理后殘余應(yīng)力變化曲線[21]

文獻[22~25]中就高頻激振時效技術(shù)開展了一系列的研究，設(shè)計并制作了實驗型的高頻振動時效裝置(見圖4)，驗證了高頻激振理論的有效性。高頻振動前后材料的金相照片顯示，經(jīng)高頻激振后，構(gòu)件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)向無應(yīng)力方向恢復(fù)(見圖5)。由于高頻振動振幅較低，被處理構(gòu)件不易產(chǎn)生疲勞損傷，減少了微觀缺陷的產(chǎn)生。

1.2.3 超聲振動時效

超聲振動時效技術(shù)[26]，又稱超聲沖擊處理技術(shù)(Ultrasonic Impact Treatment，UIT)，其核心在于采用超聲換能器進行激振，可以獲得遠高于其他振動時效技術(shù)的激振頻率，可進一步降低激振振幅，使構(gòu)件表面殘余應(yīng)力得到釋放的同時，不易導(dǎo)致構(gòu)件疲勞損傷。

超聲激振的機理與傳統(tǒng)的低頻激振振動機理有所不同[27-28]。低頻振動消除殘余應(yīng)力是通過掃頻以確定其共振頻率，并采用共振頻率進行一定時間的振動，激振力做的功大部分以熱能形式消耗，構(gòu)件獲得的激振動應(yīng)力較小。而超聲振動時效處理時的激振頻率遠高于低頻振動的共振頻率，構(gòu)件所獲得的振動能量遠大于晶粒間的激活能，在劇烈振動中，發(fā)生微觀彈性變形的晶粒能夠獲得足夠擺脫周圍晶粒的束縛的能量“勢壘”，使晶粒能量進入較低的狀態(tài)，以降低殘余應(yīng)力。

(a) 振動前

(b) 振動后

圖5 高頻振動前后試件金相照片[22]

Fig.5 Metallographs of samples before and after high frequency VSR[22]

超聲時效技術(shù)最大的特點在于輸入振動頻率高，高振動能量不僅使殘余應(yīng)力得到降低，還能使構(gòu)件結(jié)構(gòu)得到強化。其優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾方面：可將內(nèi)殘余應(yīng)力由拉應(yīng)力轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力，改變應(yīng)力性質(zhì)，以抑制時效部位裂紋的產(chǎn)生與擴展，使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增強[29-30]；細化晶粒，提升力學(xué)性能，同樣宏觀變形小、尺寸穩(wěn)定性高；超聲頻率高于人耳的聽覺上限，操作過程中噪聲污染低，對人體的不良影響小。超聲時效裝置結(jié)構(gòu)形式多樣，尺寸小，便于現(xiàn)場操作，對大尺寸構(gòu)件的局部關(guān)鍵位置進行時效處理，具有十分突出的應(yīng)用優(yōu)勢[31-32]。

眾多文獻研究表明，超聲時效處理具有重要的研究價值，杜立群[33-36]等利用超聲時效技術(shù)減小聚合物SU-8光刻膠的內(nèi)應(yīng)力，討論了其機理；以基片曲率法為基礎(chǔ)，通過改進的Stoney公式，建立了基底曲率變化與薄膜應(yīng)力關(guān)系的計算模型，并采用輪廓法測量SU-8膠層內(nèi)應(yīng)力；實驗研究了超聲時效技術(shù)在減小聚合物SU-8膠層內(nèi)應(yīng)力方面的作用；對比分析了超聲時效實驗前、后SU-8膠層的內(nèi)應(yīng)力值。圖6分別為以輪廓儀測量未鍍膜、未經(jīng)超聲時效處理、超聲時效處理后的薄膜表面輪廓。受薄膜應(yīng)力作用，表面曲率發(fā)生明顯變化。實驗結(jié)果顯示，在超聲時效10 min時，聚合物SU-8膠內(nèi)應(yīng)力減小2 MPa，消除率約為23.17％．這表明，超聲時效技術(shù)對SU-8膠薄膜的內(nèi)應(yīng)力可以起到有效降低的作用。

(a) 未鍍膜硅片表面輪廓

(b) 鍍膜后的SU-8膠表面輪廓

(c) 超聲時效后的SU-8膠表面輪廓

Amir Abdullah[37]等采用超聲沖擊法改善焊接接頭的結(jié)構(gòu)以提高疲勞強度(見圖7)，降低應(yīng)力幅度，并且能消除拉伸應(yīng)力，壓縮應(yīng)力，促進裂紋愈合。這項技術(shù)能夠處理熱時效方法不能處理的大型構(gòu)件，使構(gòu)件獲得了較好的機械性能和耐腐蝕性能。

圖7 超聲沖擊法實驗機構(gòu)[37]

2 振動時效評價檢測方法

經(jīng)振動時效處理過的構(gòu)件，需通過一定的評價方法以表征其時效效果，具體指對殘余應(yīng)力的降低、調(diào)控，構(gòu)件抗變形能力的提高以及尺寸精度的提高等[38]。現(xiàn)階段，振動時效技術(shù)的理論基礎(chǔ)仍有待進一步研究，其效果難以精確測定，且沒有統(tǒng)一的標準。目前，已有參數(shù)曲線觀測法、精度穩(wěn)定性檢測法和殘余應(yīng)力測量法用于時效效果的評定。

2.1 參數(shù)曲線觀測法

當(dāng)構(gòu)件中存在的殘余應(yīng)力幅值或分布發(fā)生改變時，其自身振動狀態(tài)將隨之變化，因此通過測量振動時效過程中的實時振幅-時間曲線的變化及振幅-頻率曲線振動前后的變化可以定性評估振動時效的效果。振動參數(shù)曲線可能發(fā)生的變化為：(a) 振幅時間(-)曲線上升后變平或曲線上升后下降最后變平；(b) 振幅頻率(-)曲線振后的峰值升高；(c) 振幅頻率(-)曲線振后的峰值點偏移；(d) 振幅頻率(-)曲線振后的諧振帶寬變窄[39-40]。當(dāng)出現(xiàn)如圖8所示的四種情況之一，并且振動時效后幅頻曲線形貌較振前簡潔且光滑時，即可定性判定為達到了振動時效效果。

(a) 振幅時間 (b) 振幅頻率

(c) 振幅頻率 (c) 振幅頻率

圖8 振動參數(shù)曲線[39]

Fig.8 Curves of vibration parameters[39]

2.2 精度穩(wěn)定性檢測法

由于振動時效后殘余應(yīng)力重新分布，導(dǎo)致宏觀尺寸發(fā)生變化，通過檢驗振動時效前后工件尺寸精度的穩(wěn)定性來確定時效效果。通常需要長期放置并定期進行檢測，且檢測儀器要求精度較高以準確監(jiān)測到宏觀尺寸的微小變化，該方法效率較低，不適合大規(guī)模采用。

2.3 殘余應(yīng)力測試法

直接測試測量構(gòu)件殘余應(yīng)力在振動前后的變化情況，是評估振動時效效果的方法之一[41]。這種方法可以定量判斷殘余應(yīng)力的消除情況，能夠定量檢測超聲振動時效的效果。殘余應(yīng)力檢測方法可分為有損檢測法和無損檢測法。

2.3.1 有損檢測方法

有損檢測的測量原理是通過材料移除過程中完全或部分釋放應(yīng)力時產(chǎn)生的位移來推斷出原始應(yīng)力，這類方法依賴于變形量的測量，而變形量是由于材料在移除試樣的過程中導(dǎo)致殘余應(yīng)力的釋放形成的。常見的檢測手段有切片法、輪廓法、盲孔法、環(huán)芯法和深孔法等，其他不常用的還包括切除法[42]、分裂法[43-44]、曲率法[45]、剝層應(yīng)變法[46]、開槽法[47]等。由于有損檢測方法會對構(gòu)件造成一定程度的損傷，通常適用于做小批量的實驗，不適于大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。

2.3.2 無損檢測方法

X射線衍射法：該方法是目前最常用的殘余應(yīng)力無損檢測方法[48]，測定的是表面10 μm左右的表面應(yīng)力。其基本原理是通過測量晶格的應(yīng)變情況來計算應(yīng)力，晶格應(yīng)變可通過X射線衍射法檢測[49-50]。X射線衍射法檢測區(qū)域僅限于材料表面和亞表面的晶格結(jié)構(gòu)，檢測時要求對材料表面進行化學(xué)清洗使晶體裸露出來，檢測結(jié)果的準確性受晶粒尺寸、表面粗糙度和表面曲率等因素的影響較大，也受到儀器設(shè)備體積重量的制約和操作復(fù)雜性的限制[51]。

中子衍射法：檢測原理與X射線法相似[52]，不同的是中子具有很強的穿透能力，因此可以檢測較大固體材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力。但是中子源的流強較弱，測量時間長，中子衍射測量需要樣品的體積大，空間分辨率較差(通常中子法分辨率為10 mm2，X射線分辨率為0.1 mm2)[53-54]，中子反應(yīng)堆建造和運行費用昂貴，很難普及，無法在工業(yè)現(xiàn)場實時大規(guī)模測量[55]。

磁性法：又稱為巴克豪森噪聲法(Barkhausen Noise Method，BNM)，當(dāng)鐵磁材料受到外界激勵磁場作用后，磁疇壁將被迫發(fā)生前后移動，導(dǎo)致相對另一側(cè)的磁疇壁尺寸的變化，并引起磁感應(yīng)強度的變化。通過電磁感應(yīng)原理測量磁感應(yīng)強度的變化可獲得一種類似噪聲的電信號，即巴克豪森噪聲(BN)。材料應(yīng)力和磁場的變化都會影響B(tài)N值[56]。如果在磁疇中應(yīng)力和磁場產(chǎn)生同向的效應(yīng)，BN值將增大；如果在磁疇中應(yīng)力和磁場產(chǎn)生相反的效應(yīng)，BN值將會減小，導(dǎo)致較大的測量誤差。BN值的大小與雜質(zhì)含量和晶格位錯等有關(guān)，這種方法只適用于鐵磁材料，檢測精度受材料顯微結(jié)構(gòu)的影響較大[57]，還受位移間隙、表面粗糙度、材料剩磁和環(huán)境磁場等因素的影響，目前定量校準和殘余應(yīng)力量化檢測困難，實際現(xiàn)場應(yīng)用也受到一定限制。

渦流檢測法：該技術(shù)建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)上[58]。在檢測時，將接通有交流電的線圈靠近被測金屬，通過電磁感應(yīng)作用，交流線圈產(chǎn)生的交變磁場在被測金屬內(nèi)建立渦流，該渦流也會在被測金屬內(nèi)部產(chǎn)生自己的磁場，該渦流磁場反過來影響線圈的電壓、阻抗以及磁場強弱。由此可見，渦流檢測技術(shù)主要是根據(jù)材料形變、電阻率和磁導(dǎo)率等的變化進行測試。殘余應(yīng)力的存在會導(dǎo)致被測件電阻率、磁導(dǎo)率發(fā)生改變[59-60]。用渦流檢測殘余應(yīng)力目前還處于不成熟階段，一般只見于實驗室環(huán)境下，且只能檢測能夠產(chǎn)生渦流效應(yīng)的導(dǎo)電導(dǎo)磁材料，適用范圍窄，受外界環(huán)境影響較大，檢測精度較低。

拉曼光譜法：利用拉曼散射原理，當(dāng)材料受到應(yīng)力作用時，晶格結(jié)構(gòu)的變化將反映到其振動頻率的改變，因此拉曼散射相對入射光的頻移也將相應(yīng)改變，根據(jù)應(yīng)力與散射光拉曼光譜譜線的頻移的關(guān)系就可計算晶體內(nèi)部所受的應(yīng)力[61]。

超聲法[3]：超聲法檢測殘余應(yīng)力是根據(jù)聲彈性理論，當(dāng)材料內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力時，超聲波的傳播速度、頻率、振幅、相位和能量等參量將發(fā)生變化，相比其它殘余應(yīng)力無損檢測方法，超聲波法具有檢測速度快，對人體無輻射傷害，成本低，擁有較佳的空間分辨率和較大范圍的檢測深度，可現(xiàn)場手持便于攜帶，能夠完成表面及次表面宏觀殘余應(yīng)力大小與拉壓狀態(tài)的檢測等諸多優(yōu)勢[62-63]。

3 振動時效技術(shù)的發(fā)展方向和前景

目前，振動時效技術(shù)已在建筑、機械、裝備制造等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。振動時效技術(shù)與自然時效和熱時效技術(shù)相比，具有低能耗、高效率、低成本、綠色環(huán)保等優(yōu)點。隨著產(chǎn)品制造技術(shù)的發(fā)展，對構(gòu)件性能的要求越來越高，新的時效工藝和理論也在相應(yīng)地不斷發(fā)展。綜合當(dāng)前的研究成果，振動時效技術(shù)仍存在以下問題值得深入研究探索：

(1) 應(yīng)力調(diào)控的微觀作用機理。需要研究如何利用振動或蠕動的頻率、功率和時間去打破、消弱或增強晶格間約束力的機理，以及研究高能聲波在材料內(nèi)部以強烈振幅傳播所造成的局部升溫對材料晶體原子克服位錯阻力做功的關(guān)系。最終通過有效地控制晶格間的約束力和松弛狀態(tài)來實現(xiàn)有效調(diào)節(jié)和控制殘余應(yīng)力。

(2) 振動時效效果檢測技術(shù)。參數(shù)曲線觀測法及精度穩(wěn)定性檢測法均屬于定性檢測技術(shù)，難以獲得定量數(shù)據(jù)。殘余應(yīng)力測量法雖然屬于定量檢測技術(shù)，但各種檢測方法均包含一定的缺點，檢測精度不高，誤差較大，特別是對于低幅值的殘余應(yīng)力精確檢測能力不能滿足需求。

(3) 殘余應(yīng)力調(diào)控閉環(huán)裝置的研發(fā)。在通過振動調(diào)控殘余應(yīng)力的同時，實時檢測調(diào)控區(qū)域內(nèi)的殘余應(yīng)力，將殘余應(yīng)力值作為反饋信號提供給調(diào)控系統(tǒng)，使得調(diào)控系統(tǒng)及時判斷下一步的調(diào)控指令，從而實現(xiàn)對構(gòu)件的局部原位定量閉環(huán)調(diào)控。目前，國內(nèi)外還沒有該類閉環(huán)裝置。該裝置的研發(fā)與生產(chǎn)將對機械制造工藝方案和在役構(gòu)件的安全服役產(chǎn)生深遠影響，具有良好的應(yīng)用前景。

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Review of vibration stress relief technology

LIU Chun-ze1, YANG Xue-mei2, Zhou Hong-sheng1, GAO Qi1, XU Xiao-fang1

(1. Shanghai Acoustics Laboratory, Chinese Academy of Science, Shanghai 201815, China;2. Institute of Chemical Materials,China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, Sichuan, China)

Vibration stress relief (VSR) technology has become the standard technology to reduce the residual stress of the components, which shows the advantages of low energy consumption, low cost, high efficiency and so on. In this paper, the macro and micro mechanisms of vibration stress relief technology are introduced. Review and technical features of harmonic frequency spectrum VSR, high frequency VSR and ultrasonic VSR are presented. Evaluation of the effect of VSR via nondestructive method is introduced. The development of VSR is summarized, and the future development trend and research direction are put forward.

vibration stress relief, Residual stress, X-ray diffraction, Ultrasonic

TB 53

A

1000-3630(2017)-01-0042-08

10.16300/j.cnki.1000-3630.2017.01.009

2016-12-05;

2017-02-05

國家自然科學(xué)基金項目(11574348、11474042、11604365)

劉春澤(1982－), 男, 黑龍江明水人, 博士, 副研究員, 研究方向為工業(yè)超聲。

周紅生, Email: zhs999@126.com。