陶瓷喷丸强化对TC4-DT钛合金疲劳性能的影响

发布时间：2020-12-26 11:34

　　为了探讨陶瓷丸喷丸强化对TC4-DT钛合金疲劳行为的影响,对TC4-DT钛合金进行了铸钢喷丸强化和陶瓷喷丸强化,采用表面轮廓仪、扫描电子显微镜、旋转弯曲疲劳、轴向疲劳等研究了2种喷丸介质对TC4-DT钛合金表面粗糙度、表面形貌、表面残余压应力、疲劳寿命、疲劳强度的影响。结果表明:陶瓷丸喷丸对TC4-DT钛合金疲劳极限影响不大,陶瓷丸喷丸后表面形貌和粗糙度明显优于铸钢丸喷丸表面,陶瓷丸喷丸强化效果优于铸钢丸喷丸,可提高疲劳寿命达20倍以上。对于薄壁零件喷丸强化,陶瓷喷丸强度不宜超过0.15 A,喷丸强度过高,强化效果不佳。 

【文章来源】：材料保护. 2020年05期 北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

光滑旋转弯曲疲劳试样(应力集中系数Kt=1)

板型疲劳试样

喷丸强化会引起金属零件几何尺寸和表面粗糙度增大，甚至造成表面开裂、脱层等表面损伤，这些因素会损害金属零件的表面完整性和抗疲劳性能[7,8]。表3为不同喷丸工艺下钛合金喷丸表面粗糙度和表面残余应力值，可以看出，喷丸处理使TC4-DT钛合金的表面粗糙度增加，由于陶瓷丸密度小，冲击量小，故在同样强度下采用陶瓷丸喷丸后试样的表面粗糙度明显低于铸钢丸喷丸表面;未喷丸试样的残余压应力值较小，喷丸强化后表面残余压应力值均变大且陶瓷喷丸后表面残余压应力值较铸钢喷丸大。材料表面残余压应力有抑制疲劳裂纹萌生的作用，故直接影响其疲劳性能，产生较大残余压应力的陶瓷喷丸会得到更好的疲劳性能。由3种试样的SEM形貌(图3)可以看到，未经喷丸处理的TC4-DT钛合金基材表面有轻微的抛光磨痕，两种喷丸工艺都消除了未喷丸试样表面细微的磨痕，未观察到微裂纹。经过喷丸处理后，试样表面出现了不同深度和大小的坑，铸钢喷丸表面形貌为大而深的弹坑，陶瓷喷丸表面呈平整、密而浅的弹坑，这也解释了铸钢喷丸后表面粗糙度明显大于陶瓷喷喷丸表面的原因。通常来说，材料强度越大，硬度越高，应力集中越敏感，由于加工缺陷造成的应力集中对疲劳的影响就越严重[9,10]。所以在其他条件相同的情况下，试样表面粗糙度越高，疲劳寿命越短。2.2 陶瓷丸喷丸对旋转弯曲疲劳试样疲劳寿命和疲劳强度的影响

【参考文献】：
期刊论文
[1]高温低周疲劳短裂纹萌生的数值模拟[J]. 王正,谭伟同,王璐,陈楠.  机械工程材料. 2014(03)
[2]喷丸强化对TC4钛合金表面完整性及疲劳性能的影响[J]. 夏明莉,刘道新,杜东兴,李瑞鸿,张炜,乔明杰,张晓化.  机械科学与技术. 2012(08)
[3]陶瓷丸在喷丸强化中的发展与应用[J]. 高玉魁.  机械工人(热加工). 2008(Z1)
[4]残余应力测定的基本知识——第五讲 金属材料与零件的表面完整性与疲劳断裂抗力间的关系[J]. 王仁智.  理化检验(物理分册). 2007(10)
[5]一种超高强度钢构件抗疲劳实验研究[J]. 赵振业,宋德玉,李向斌,杨树勋,马新闻.  中国工程科学. 2005(10)
[6]喷丸形变强化工艺技术与现代机器制造业[J]. 王仁智.  现代零部件. 2003(01)



本文编号：2939618