7075铝合金的超声滚压表面强化及疲劳行为的研究

发布时间：2020-06-09 23:09

【摘要】：铝合金因其密度低、优良耐腐蚀性、较高抗疲劳性及高比强度等优点,广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。随着航空航天的快速发展,对铝合金的抗疲劳性能提出更高要求。改善材料表面性能对部件的耐磨性、耐腐蚀性、疲劳寿命等意义重大。通过分析与对比各类表面强化技术的特点,超声滚压强化是一种较为理想的表面强化技术。本文将超声滚压强化技术应用于7075铝合金,对比分析了超声滚压强化前后铝合金工件的表面粗糙度、表面显微硬度、金相组织、残余应力等表面性能与疲劳寿命、疲劳断口形貌、疲劳断裂规律等疲劳行为。结果表明:超声处理后的表面粗糙度降低4个等级,达近镜面效果;表面显微硬度提高12.69%;相对心部组织,表层微观组织获得显著细化;试样表层由残余拉应力转为压应力,残余压应力的影响深度达近1.75mm,有效延缓疲劳裂纹的萌生与扩展;在280MPa应力水平下,超声处理后的疲劳寿命提高近7倍;疲劳断口均由疲劳源区、裂纹扩展区和瞬断区三个区域组成,处理后疲劳源由表层转移至内部,瞬断区裸露出大量的强化相颗粒。基于有限元的分析理论与方法,研究了超声滚压表面强化机理。本文建立了超声滚压强化有限元模型,对比分析试验与仿真的残余应力。结果表明:模拟试样的残余应力分布规律与试验大体一致,最大压应力也产生于表层,最大值与实测值误差为11.6%,为铝合金寿命的增加提供理论依据。
【图文】：

表面形变强化是采用机械方法在材料表层产生一定的形变量，让表面获得较高的硬化层，常用方法有表面滚压、喷丸及超声冲击等[25]。1.2.1 表面涂覆处理表面涂覆是指在材料表面涂覆一层新材料的技术，以改善表面性能的技术，如图 1.1 所示，该技术包括电镀、化学镀，热喷涂等。

图 1.3 喷丸强化.2.5 超声冲击强化超声冲击强化：将工具头沿工件表面施加高频冲击，使工件表面产生局性变形，将波峰压入波谷，降低表面粗糙度，并改变表层显微组织，引入压应力，提高其抗疲劳性能[35]。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG663;TG146.21

【参考文献】

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本文编号：2705394