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喷丸对TC4钛合金残余压应力场及疲劳寿命的影响

www.metale.cn 来源:中国冶金设备网 2016/7/8 10:10:33
  
     喷丸强化工艺是工程上广泛应用的表面强化工艺。目前航空航天工业主要利用喷丸强化来改善零件的疲劳性能和提高其应力腐蚀开裂抗力,从而提高航空器零部件的可靠性和耐久性。喷丸强化的机理是在表层或深表层引入残余压应力场,以影响构件的静强度、疲劳强度、抗应力腐蚀能力及形状尺寸的稳定性等。
研究人员采用钢丸和陶瓷丸在不同的喷丸工艺参数下对TC4钛合金进行喷丸处理,研究了不同喷丸工艺参数对其表面形貌、表面塑性变形程度、残余压应力场和疲劳寿命的影响。结果表明,
     1)与铸钢弹丸相比,陶瓷弹丸喷丸强化后TC4钛合金表面的起伏程度变化不大,但同样能有效地覆盖加工刀痕;
     2)随着喷丸压力增大和喷丸时间延长,试样表面的累积塑性变形量先快速增大后趋于饱和;铸钢喷丸的密度大、冲击力大,故其在试样表面产生的累积塑性变形量大于陶瓷弹丸;
     3)当喷丸压力达到0.25MPa、铸钢弹丸喷丸时间大于40s或陶瓷弹丸喷丸时间大于80s时,最大残余压应力可达到610MPa,残余压应力场深度超过250um;
     4)当喷丸压力低于0.15MPa或陶瓷弹丸喷丸时间小于40s时,残余压应力随深度的增大逐渐降低,最大残余压应力出现在表层;增大喷丸压力或延长喷丸时间后,残余压应力值随深度的增大呈先增加后减小的变化规律,最大残余压应力值出现在材料表层以下的次表层;
     5)当两种弹丸喷丸强化后,TC4钛合金的疲劳寿命分别可提高10倍和20倍以上。
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